N/P/As/Sb掺杂(9,0)型碳化硅纳米管的第一性原理

基于第一性原理,研究(9,0)型碳化硅纳米管壁掺杂N/P/As/Sb元素对其电子结构的影响.结果表明,随着掺杂的VA族原子半径的增加,电负性的减弱,其能带结构发生较大改变,特别是As/Sb分别取代Si原子后,其能带展示出P型半导体特性,这点不同于N原子掺杂后的半金属性,P原子掺杂后表现出的N型半导体特性.计算结果说明五族元素掺杂碳化硅纳米管并不都是N型掺杂.     

半羟化的碳化硅片的第一性原理研究

通过密度泛函理论,研究了碳化硅片被羟化时的电磁特性.所研究的碳化硅片为六角蜂窝状结构,碳硅原子之比为1∶1,相间排列.由于碳化硅片中含碳、硅两种元素;为此,分别考虑了全部的碳原子以及全部的硅原子分别被羟化的情形,结果发现了丰富的电磁特性.由于羟基对羟化原子的吸引作用,碳硅原子出现分层,对应于碳、硅原子被羟化时的碳硅层间距分别为0.671、0.390,碳硅键长度也分别伸长为1.904、1.861,而对应的键角C-O-H与Si-O-H分别为107.8°、114.1°,表现了新奇的几何结构特点.由形成能计算发现羟化是放热的,说明此过程易实现.为寻找到最稳定的磁状态,分别考察了铁磁、反铁磁以及非磁三种构型,结果发现,当所有碳原子被羟化时,材料为非磁性的正常金属;而当其中所有的硅原子被羟化时,是直接带隙为1.12 eV的反铁磁半导体.其中,硅被羟化时的结构更稳定.这些说明通过调节碳化硅片中羟化的不同位置,可以有效地调节碳化硅片的电磁特性,预示着在未来的纳米功能材料中可能的应用.     

Au-Ag合金纳米管填充碳纳米管特性的第一性原理研究

基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,研究了Au-Ag合金纳米管同轴填充不同线径锯齿型(n, 0)碳纳米管所形成复合系统的稳定性、电子特性和力学性能.结果表明,内、外管间距约为4.20?的Au_xAg_(4-x)@(15, 0)复合系统为具有较大填充率的最稳定结构.能带结构分析表明,相对于自由Au-Ag合金纳米管复合系统的量子电导有所增加,电子态密度分析表明复合系统中的传导电子主要来源于内部Au原子和Ag原子的s电子以及外部C原子的p电子.相对于自由金属纳米管而言,碳纳米管的包裹使得金属纳米管的轴向拉伸临界应变和理想强度大大增加,有效地提高了其力学性能.     

硅掺杂碳纳米管的第一原理研究

采用密度泛函理论研究了纯（5,5）碳纳米管和硅掺杂（5,5）碳纳米管的几何结构和电子结构,计算了硅掺杂后碳纳米管局部结构的变化、硅掺杂碳纳米管的形成能和表面的电荷分布,以及硅原子掺杂前后碳纳米管的差分电荷密度。研究结果表明硅原子掺杂对碳纳米管的结构影响很大,硅原子与碳原子形成化学键,引起碳纳米管上电荷重新分布,引起电荷转移。     

衬底温度对磁溅射生长氮化碳薄膜的影响

通过非平衡磁溅射方法和改变衬底温度，在单晶Si（001）衬底上制备氯化碳薄膜材料．实验结果表明，氮化碳薄膜的沉积率、氮原子质量分数皆与衬底温度有关，薄膜中的氮原子与处于sp2和sp3杂化状态的碳原子相结合．随着衬底温度的改变，氮原子与处于这两种状态的碳原子结合的比例也发生改变．     

冲击载荷下金属薄壁圆柱壳动态响应特性研究

为探讨薄壁结构金属件在冲击载荷作用下的变形模态、受力特征等动态力学响应特性,对3种材料的薄壁圆柱壳体进行了不同速度的落锤冲击实验,获得了相同冲击条件下不同材料圆柱壳体的变形模态、吸能方式和轴向缩短率,以及冲击速度和径厚比对圆柱壳体吸能和轴向缩短率的影响规律. 研究结果表明:薄壁圆柱壳的轴向缩短率随着冲击速度增加而增加,由于应变率效应吸能能力也随着冲击速度增加而增加;薄壁圆柱壳体的轴向缩短率随着径厚比的增加而增加;动态冲击条件下的平均后屈曲载荷远大于准静态条件下的理论载荷,除了与圆筒直径、厚度以及材料特性相关外,还与冲击速度相关;通过非轴对称屈曲折皱变形来抗冲击A6060铝合金适合用于薄壁结构件.      

Mn(Ⅱ)在伊利石(001)面和(010)面吸附的密度泛函研究

为探究Mn(Ⅱ)在伊利石表面的吸附机理，采用密度泛函理论(DFT)模拟Mn(Ⅱ)在伊利石(001)面和(010)面的吸附，研究了活性位、吸附构型、电荷和态密度。结果表明:在(001)面，Mn(Ⅱ)优先吸附于硅氧环空穴处，且与活性氧O_S1形成1个共价键，吸附能为-262.55 kJ/mol；在(010)面，Mn(Ⅱ)与羟基基团的氧原子形成1~3个共价键，随着共价键数量的增加，吸附能增大，吸附的最稳定构型为Mn(Ⅱ)吸附于3个≡Al—OH基团之间的空穴处，吸附能为-533.62 kJ/mol；Mn(Ⅱ)与(001)面和(010)面均存在共价键作用和静电作用，在(001)面的吸附能小于(010)面，且与(001)面以静电作用为主，与(010)面以共价键作用为主；Mn(Ⅱ)与伊利石表面共价键的形成主要是Mn(Ⅱ)的4s轨道与表面O_S的2p轨道间的相互作用。研究结果可为黏土吸附材料的开发和污染土壤的净化提供理论基础。     

功能化氮化硼纳米管磁性的理论研究

本文采用密度泛函理论计算研究了氢化/氟化BN纳米管的自发磁化现象.研究结果表明：单个H原子/F原子倾向于吸附在B位,且均能够诱导自发磁化.两个H原子/F原子吸附在B位上时也可以使体系发生自发磁化,而具有磁性的氢化BN纳米管是一种亚稳结构.与此相反,具有磁性的氟化BN纳米管是稳定结构,其磁矩随着覆盖率的增加而增大,其电子学性质与氟原子在BN纳米管表面的覆盖结构有关.因此,具有磁性的氟化BN纳米管比氢化BN纳米管在实验上更容易实现.可以预见,磁性氟化BN纳米管将在自旋电子器件的制作中发挥巨大的应用价值.     

3C-SiC纳米粉烧结制备多孔碳化硅的研究

研究了用3C-SiC纳米粉末压制成坯后烧结制备多孔碳化硅的温度和时间工艺参数，采用扫描电子显微镜(SEM)分析了烧结温度和时间对烧结样品平均孔径尺寸的影响，采用X射线衍射(XRD)分析了烧结样品的结构。研究结果表明，在100kPa压力的氩气气氛中和1600℃4h 30min～4h50min的烧结条件下，烧结样品的主要结构是3C-SiC，其他晶型基本消失；烧结样品具有大量的纳米孔，其平均孔径约为80～90nm。     

铝镁合金中溶质分布形态的分子动力学研究

文章运用分子动力学方法,模拟了三维条件下铝镁合金中刃型位错和溶质原子间的相互作用.在静态弛豫条件下,溶质原子聚集在位错线周围,其密度随着离位错线距离的增加而减小.当给体系施加一定的应变量后,溶质原子相对于位错线的偏聚效应随着应变速率的增大而减小.位错和溶质原子间的交互作用存在有效钉扎、动态应变时效和脱钉3种形式.     

紧束缚分子动力学模拟纳米硅管的稳定结构

利用紧束缚分子动力学退火方法模拟研究了纳米硅管(SiNT)的稳定结构和基态能量,结果表明:几何结构特征对纳米硅管的结合能有重要影响,平均键长为0.236 4 nm,表面为双层原子面,具有很高的亚稳性,锯齿型管比扶手椅型管的原子结合能大0.051 eV/atom,SiNT(m,m)(m=2-4)不具有管状结构,SiNT(2,2)可以作为单元形成硅纳米线.     

工艺参数对反应烧结碳化硅导电性的影响

对碳化硅颗粒尺寸,工艺参数与反应烧结碳化硅导电性的关系进行了研究,试验结果表明,随着碳化硅颗粒尺寸的减小,生坯成型压力增加,烧结气氛压力增大,碳化硅电阻率也增大,且烧结温度对电阻率的影响不大,同时,对不同烧结工艺下显微结构与电阻率的关系进行了分析讨论。     

柔性导爆索在铝合金圆筒中能量输出特性实验研究

柔性导爆索（MDF）是线式爆炸分离装置的能量来源,其在圆筒结构中的能量输出特性在保护罩设计中具有重要意义.为评估柔性导爆索类小药量装药的能量输出效率,设计并开展了变形圆筒实验.将外径为2.94 mm的柔性导爆索,置于长为100 mm,内径为3.2 mm,外径分别为20.0,21.9和24.0 mm的3种铝合金圆筒中进行实验,测量了圆筒外表面的质点速度和回收试样的内外径.基于材料的全塑性变形假设,计算了铝合金圆筒在MDF内部爆炸加载下的塑性应变能,进一步计算了柔性导爆索转化为塑性应变能的能量输出效率,分别为62.3%、61.3%和60.9%.     

不连续变形对金属塑性影响的模拟与分析

选取最优的应变速率,利用弹塑性有限元分析软件MSC MARC/AutoForge对成形过程进行数值模拟.通过模拟,分析不同摩擦系数、工况温度、材料、锻造次数以及3次不连续变形的不同下压量等重要参数对锻压过程的影响,研究工件的总等效塑性应变、所受最大成形力以及直径的增加程度.探讨了影响圆柱坯料成形和精度的主要因素,得出了对锻造成形工艺以及模具设计起重要指导作用的合理锻造工序.     

利用能量原理研究单壁碳纳米管的剪切模量

利用能量方法研究了单壁碳纳米管（SWCNT）的剪切模量．采用分子力学理论得出了受扭矩作用下单壁碳纳米管的总势能；通过总势能与相应的薄壁圆筒的扭转变形能比较，推导出了单壁碳纳米管剪切模量的计算公式；碳纳米管剪切模量的计算结果与现有的研究结果相符，从而证实了本文计算公式正确有效．     

缺陷对单壁碳纳米管电子结构调制的第一性原理计算

用密度泛函理论计算不同浓度点空位缺陷对扶手型和锯齿型碳纳米管电子结构的调制, 并对其键长、 缺陷形成能、 带隙及电子态密度进行分析. 结果表明： 随着缺陷浓度的增加, 邻近碳原子间化学键键长减小, 扶手型碳纳米管带隙打开, 由金属性质变为半导体性质, 锯齿型碳纳米管带隙逐渐变小; 碳原子缺失使缺陷附近未成键的悬键电子局域在Fermi能级附近形成额外的电子态而改变了碳纳米管的电子结构.     

箱式电热炉温场分析与模拟

文章利用热辐射原理,采用热平衡法对箱式电热炉炉内温场进行了分析与模拟,计算中将发热硅碳棒分解为无数微元发热面与烧结制品进行辐射换热,依据辐射强度定律,计算了硅碳棒对烧结品辐射的能量,同时,考虑了炉膛内壁对烧结制品的影响;通过对表面间辐射角系数的计算,进而得出炉膛内壁对烧结品辐射的能量;建立了烧结体接收能量的数学模型,并用计算机进行了模拟计算;结果表明,依据模拟结果来优化硅碳棒的分布,可使结构设计更加合理,进而可以获得分布均匀的炉内温场。     

H3Si+(+1,1)小分子配合物理论浅析

通过对H3Si+及H3Si+配合CO、N2形成"超分子"化合物的稳定构型进行全优化,得出H3Si+是平面型结构,H3Si+AB是锥形结构,其中,Si-C、Si-N键接近于单键.计算得出H3Si+及其与CO、N2所得产物均具有较负的稳定化能,证实了H3Si+与CO、N2形成稳定化合物的可能性.分析Si-C、Si-N键的形成机理及键价轨道问题,探讨了其成键规律性.     

单壁碳纳米管尺寸和手性对α-丙氨酸分子手性转变限域的影响

用量子化学ONIOM(B3LYP/6-31++g*:UFF)方法,考察扶椅型单壁碳纳米管SWCNT(5,5),(6,6),(7,7)、锯齿型SWCNT(9,0),(10,0),(11,0)和螺旋型SWCNT(8,2),(8,3),(8,4),(9,1),(9,2),(9,3)中的α-Ala分子结构和手性转变机制.结果表明:与单体相比,当α-Ala分子限域在直径小的SWCNT中时,其C—C—C键角、C—C—N—C二面角和H—N—H键角增加较大,其他结构参数值略有增减;只存在H先在羧基内转移,手性碳上的H再以羰基11O为桥梁转移的反应通道;当α-Ala分子限域在SWCNT(5,5),(9,0),(8,2),(9,1)中时,羧基内H转移和H从手性碳转移到羰基的能垒较低;α-Ala分子限域在SWCNT中的H转移反应能垒随管径的减小而降低;不同手性的SWCNT对H转移反应能垒影响较小.