Cu/N共掺杂ZnS电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnS、N单掺杂、Cu-N共掺杂与Cu-2N共掺杂ZnS晶体的能带结构、电子态密度与光学性质.结果表明,Cu/N共掺杂体系降低了体系的带隙,增加了其光催化活性.对于Cu-2N掺杂,分析其态密度,发现共掺杂体系的总态密度在费米能级附近更加弥散,更多的态密度穿越费米能级,使共掺杂更容易获得p-型ZnS,同时费米能级附近的杂质态降低了跃迁能,使得共掺杂体系能有效提高其在可见光区的吸收系数.     

硼掺杂对(2,2)单壁碳纳米管电子结构影响研究

基于密度泛函理论下的第一性原理,计算了不同Ｂ掺杂浓度的SWCNT的几何形状结构、杂质的形成能、能带结构和态密度（DFT）,研究了Ｂ掺杂对（2,2）单壁碳纳米管（SWCNT）电子结构的影响．Ｂ杂质的引入使SWCNT的管径增大,杂质的形成能为负值,表明（2,2）SWCNT进行掺Ｂ的过程为放热反应,Ｂ原子以替位形式掺入碳纳米管中是可行的．掺杂Ｂ后,SWCNT的费米能级向价带迁移,使（2,2）SWCNT转变为ｎ型半导体．     

同主族Si/C共掺杂TiO_2可见光区光催化性能的第一性原理计算

本文利用密度泛函理论(DFT)第一性原理平面波超软赝方法对Si/C共掺杂锐钛矿TiO_2电子结构、差分电荷密度和光学特性进行了研究.计算结果表明,共掺杂能明显降低体系的带隙(约为1.7eV),能有效增加其光催化活性.从总态密度图可以得到,费米能级附近的杂质态降低了跃迁能.Si/C共掺杂锐钛矿TiO_2能有效提高其在可见光区域的吸收系数,特别是在三种不同的构型中,第三种构型在可见光区域具有最大吸收系数.     

同主族C-Si共掺杂TiO2可见光区光催化性能的第一性原理计算

本文利用密度泛函理论（DFT）第一性原理平面波超软赝方法对C-Si共掺杂TiO2电子结构、差分电荷密度和光学特性进行了研究,计算结果表明,共掺杂能明显降低体系的带隙(约为1.7eV)。能有效增加其光催化活性;从总态密度图可以得到,费米能级附近的杂质态降低了载波跃迁能。C-Si的共掺杂能有效提高其在可见光区域的吸收系数,特别是在三种不同的构型中,第三构型在可见光区域具有最大吸收系数。     

磷掺杂半导体单壁碳纳米管电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了掺磷(P)单壁碳纳米管(SWCNT)的电子结构性质.结果表明,引入掺杂原子可显著改变SWCNT费米能级附近的能带结构,掺杂SWCNT的电子态密度(DOS)向低能端移动,其最高分子占据轨道(HOMO)与最低分子非占据轨道(LUMO)间的能隙减小,掺杂的磷原子比碳原子多出的电子更容易从价带向导带跃迁.     

掺杂Pt/Pd石墨烯体系的气体吸附性

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算分析了Pt/Pd 2种过渡金属元素掺杂的石墨烯吸附O2和CO体系的原子和电子结构,对本征石墨烯和掺杂后石墨烯体系吸附气体的吸附能、电荷转移、能带结构和电子态密度进行分析对比.由掺杂前后的结果分析发现,本征石墨烯吸附气体时的吸附能与电荷转移都较小,Pt/Pd原子的掺杂使吸附体系的吸附能和电荷转移显著增大.由于基态Pt原子核外电子d轨道未满,费米能级附近电子态密度较高,而Pd原子核外电子d轨道全满,掺杂Pt原子的石墨烯体系吸附能、电荷转移都比掺杂Pd原子的石墨烯体系大,掺杂Pt原子改善石墨烯气敏性能.     

溶偏析对Mg-Y-Zn合金层错能的影响

为了有效地改善镁合金机械性能,通过基于密度泛函理论下的第一性原理计算,研究溶质原子(钇和锌)对Mg-Y-Zn合金层错能的影响.计算结果表明:钇和锌原子主要偏析在体系的层错层和层错邻层,并且由于溶质偏析造成了合金层错能显著降低.电子结构的研究表明:在镁和钇以及钇和锌之间形成的强烈的共价键是造成合金层错能显著降低的原因.目...     

Si/Na杂质对Al晶界影响的第一性原理研究

根据密度泛函理论,用第一性原理的赝势方法计算了对Al∑9倾侧晶界掺杂Si和Na前后的原子及电子结构,进而研究杂质Si,Na偏聚对Al晶界的影响.计算结果表明,掺杂Si后,Si-Al之间形成了较强的具有共价-金属混合性质的化学键,从而阻止了应力作用下的原子重组,可归于"bond mobility model";而Na杂质的引入,使Al晶界处原子间距变大,电荷密度明显减小,属于"decohesion model".     

B、N共掺杂单层石墨烯电子结构和导电性能

利用密度泛函理论研究方法对B、N原子以邻、间、对位等3种不同的相对位置以相同的比例(12.5%)共掺杂单层石墨烯的电子结构进行研究,分别计算共掺杂结构的能带结构、态密度、电荷密度和电荷差分密度等。结果表明:B、N原子共掺杂石墨烯的价带和导带之间出现直接带隙,而且价带电子轨道和导带空轨道分布更靠近费米能级,共掺杂石墨烯可同时作为电子的供体和受体,间位共掺杂结构的带隙值最小(1.296eV).在共掺杂结构的电荷重新分布过程中,B、C和N间的互相杂化和电荷的转移主要发生在各原子的2p轨道,其中B-C原子杂化轨道分布更靠近费米能级,C-N原子杂化轨道能分布在较低的能量区间。     

Cu掺杂ZnO电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,研究了Cu掺杂纤锌矿ZnO体系的电子结构和光学性质.计算结果表明,当Cu掺杂的原子百分比为4.17%时体系的光学吸收性能最好,且在可见光区出现了新的吸收峰.电子结构的分析表明,Cu的引入可以在体系的费米能级引入由Cu-3d电子和O-2p电子相互作用形成的杂质能级,价电子由eg能级向tg能级跃迁吸收的最小光子能量约为0.12 e V,这使得Cu掺杂的ZnO体系的光学吸收边落在了红外光区,同时杂质能级的出现降低了ZnO体系的禁带宽度,提升了ZnO半导体材料对长波光子的响应并有效改善ZnO半导体的光催化活性.     

NiAl晶体中点缺陷的模拟

利用嵌入原子法（ＥＡＭ）势函数,通过分子静态弛豫方法ＮｉＡｌ合金中各种点缺陷的形成能进行了模拟计算。结果表明,从点缺陷的形成能来看,在ＮｉＡｌ晶格中很难形成Ｎｉ反位置缺陷,而Ａｌ原子亚点阵位置总是被占据。当合金富Ｎｉ时,Ｎｉ占据Ａｌ位置形成Ａｌ的反位置缺陷;当合金富Ａｌ时,形成Ｎｉ空位。点缺陷周围原子的位移情况及双空位形成能与空位之间间距的关系的研究表明,随着两个空位之间距离的增大,其交互作用逐渐     

大型锻造用钢锭凝固疏松缺陷的数值模拟

利用有限元软件ProCast对大型锻造用钢锭的非稳态浇注过程和凝固过程进行了数值模拟。对两种不同的浇注工艺方案,通过温度场和固相场,分析了采用双包浇注时不同浇注温度对凝固过程和疏松形成规律的影响。结果发现：后浇包的浇注温度低,加快了钢锭上部的凝固,降低了冒口的补缩能力,导致疏松缺陷偏下,数值模拟与实验结果基本吻合。而方案2模拟的疏松缺陷向冒口处上移92mm,更有利于钢锭锻造过程中对疏松缺陷的消除。     

6005 A铝合金的表面损伤对其耐海水腐蚀性能的影响

以6005A铝合金商品实际产生的表面少缺陷、多缺陷试样,以及作为比较的完全去除商品表面膜的人工磨制的三种不同表面状态试样为研究对象,研究铝合金商品表面的实际损伤对其耐海水腐蚀性能的影响及其腐蚀电化学行为.通过场发射扫描电镜和激光共聚焦扫描显微镜对具有不同表面状态的6005A铝合金表面形貌和粗糙度进行了表征,表明铝合金商品实际产生的表面缺陷主要为划伤,体现在随着表面缺陷的增多,表面粗糙度Ra明显增大,表面粗糙度Ra大小可以定量描述表面损伤的严重程度.6005A铝合金在NaCl质量分数3.5％的模拟海水溶液中发生全面腐蚀和点蚀,表面缺陷越多,粗糙度越大,耐蚀性越差;电化学测试结果表明,表面缺陷越多,粗糙度越大,腐蚀电位越低,腐蚀电流密度越大,耐蚀性越差.6005A铝合金表面损伤对其耐海水腐蚀性能产生影响的原因为:表面损伤造成铝合金商品原表面膜被破坏,表面缺陷越多,粗糙度越大,表面膜的破坏和表面塑性变形越严重,铝元素会因为被活化而迅速溶解,有着更高的腐蚀速率,而缺陷较少表面有较为均匀致密的氧化膜,对基体有着较好的保护性.     

定距发射/接收干耦合检测探头设计与实验研究

针对固体火箭发动机(SRM)壳体复合材料在加工、存储过程中可能出现脱黏等缺陷的问题,提出了一种干耦合检测方法;并进行了实验验证。基于探头的声匹配理论,针对复合材料表面无法使用耦合剂及由此产生的超声波能量损失过大的问题,提出了采用超声变幅杆实现声匹配及能量集中功能的方法;基于探头的电匹配理论,针对探头与超声波发射/接收装置之间能量转化效率低的问题,设计了探头的匹配电路。对预制有三个不同直径缺陷的复合材料壳体通过不同的角度进行了检测实验,并将匹配后探头和未匹配探头的检测结果进行了对比。结果表明该方法能够较好的对复合材料的缺陷进行识别,经过电匹配后的探头可将检测灵敏度提高2~3倍。     

乙酸乙酯制备实验的改进

以固体酸代替浓H2 SO4 作催化剂 ,对乙酸与乙醇的酯化反应进行了研究 ,考察了反应时间、醇酸比对乙酸乙酯合成的影响 ,改进了浓H2 SO4 作催化剂存在的副反应多、腐蚀性强、无法再利用、乙醇利用率低、废液污染环境的缺点     

考虑桩土相互作用的低应变基桩缺陷的定量分析

为了在低应变条件下建立考虑桩土相互作用的基桩缺陷定量分析方法,研究了不同桩土相互作用阻尼系数时速度波沿桩身的衰减规律．应用一维波动理论求解了瞬态锤击作用下桩土相互作用的定解问题,得到了不同桩侧土阻尼系数时桩的速度响应,论证了速度波的衰减是时间和桩侧土阻尼系数的函数．利用速度波的衰减规律和缺陷处能量的分配规律,得到考虑了桩土相互作用影响的缺陷定量分析关系式．为了验证这个关系式的适用性,分别对完整桩、缩颈桩和扩颈桩进行了不同纵向应力下的模型试验．通过完整桩试验反演阻尼系数,利用得到的阻尼系数和缺陷桩桩顶速度响应曲线进行缺陷定量分析,结果得到的桩缺陷程度与实际缺陷程度基本一致,误差在6％以内．结果证明,缺陷定量分析关系式确定的桩缺陷程度与实际缺陷程度是基本一致的,建立的基桩缺陷定量分析方法是可行的．     

基于数据挖掘的集中监控设备典型缺陷预测方法

为改善传统方法对监控设备典型缺陷分析结果的不理想,提出了基于数据挖掘技术的集中监控设备缺陷预测方法。预测集中监控设备在未来时间内的相关监控数据,并将其与历史典型缺陷发生期间内的监控数据相似度进行比较,以量化指标的形式对集中监控设备的典型缺陷进行预测。实验结果表明,利用所提方法对实际发生的油温异常典型缺陷进行预测,计算出的相似度指标形成了一个峰值,而缺陷未发生时的相似度指标较低,证明本文方法能够较好地体现缺陷发生的可能性,整体应用性较高。     

拉应力作用下含缺陷埋地管道应变与裂纹扩展行为分析

本文基于数值模拟和宽板拉伸实验方法,研究了单点缺陷与双点缺陷对含螺旋焊缝缺陷管道应力应变及裂纹扩展行为。首先基于管材的力学性能和标准等确定缺陷尺寸,然后利用ABAQUS建立含不同参数缺陷的宽板及全尺寸管道模型,通过分析外力下的应力分布特点,验证了管道宽板模型的可靠性；其次采用有限元软件研究不同缺陷长度与深度对管道焊缝处裂纹萌生的规律,结果表明相对长度0.79(实际长度为20mm)和相对深度为45.98(实际深度4mm)的缺陷对裂纹萌生影响较大。最后通过设计3组含焊缝处缺陷管道宽板拉伸实验,结果表明宽板焊缝上、下侧截面点位的应力应变在轴向拉力作用下,均呈现出先缓慢增加后快速上升的趋势,且相对单点缺陷,双点缺陷的相互作用对裂纹的萌生和扩展产生了较大影响。     

基于程度分析的中小桥梁评估方法

考虑到公路和城市桥梁评估规范结果可能存在的差异,对城市内的原公路桥梁提出基于程度分析理论的评估方法.首先,采用心理测量试验和定性问题的定量描述研究评估标度及扣分值;其次,基于桥梁评估规范确定缺损、构件及部件的权重;然后,引入桥梁缺损对结构使用功能影响系数及缺损发展变化状况修正系数得到缺损最终扣分值;最后,结合分层加权方法计算各部件及全桥的技术状况评分.结果表明,采用基于程度分析的桥梁评估方法计算得到的全桥评分低于城市规范评分但高于公路规范评分.当基于不同规范得到的评估结论出现较大差异时,程度分析方法可作为一种辅助的评估方法.     

基于协同进化遗传算法的水库群供水优化调度研究

针对水库群供水优化调度问题,介绍了一种改进的协同进化遗传算法。该算法针对求解高维、复杂的水库群优化调度时多约束条件难以处理、计算机时长、易陷入局部最优解等缺陷,建立了相应的罚因子的评价机制,生成了两类进化子种群,运用改进遗传算法同时对不同种群进行操作,并将其应用在滦河下游六水库联合供水优化调度中。实例计算结果表明,用该算法求解水库群供水优化调度问题,结果可靠、合理,计算效率高。