基于随机扩散理论的色谱动力学模拟

为了深入理解粒子扩散对色谱过程动力学的影响,利用微尺度受限空间内随机行走的方法对待分离粒子在气相色谱填充柱内的扩散过程进行了动态模拟.重点考察了固定相的填充率和排布方式、柱压和柱长对色谱动力学的影响.结果表明,短柱和大填充率有利于提高柱效,而固定相的排布方式对柱效影响较小.待分离粒子的运动表现出微尺度空间限域的超扩散运动特征,其轴向扩散行为随着柱内压力的增加而愈发明显.本文提出的模拟方法对加速优化分离过程和开发新型色谱分离技术具有参考意义.     

锂离子电池隔膜材料中离子扩散问题的随机行走模拟

基于自主开发的随机行走模拟软件对锂离子电池隔膜材料中离子扩散问题进行了模拟研究.系统地考察了驱动电势、隔膜平均孔径以及隔膜骨架与离子之间的弱相互作用等因素对锂离子扩散行为的影响.结果表明,锂离子在隔膜材料中的扩散受离子驱动电势和孔道平均孔径影响较大.该研究为锂离子电池设计与优化提供一定的理论参考.     

化学纳米工程学——新交叉学科的基础与展望

机械加工以连续介质理论为基础，化学则侧重于对离散的化学键的操作，因而两者有本质的区别。但在纳米加工领域，机械学面；临着化学键的不连续性。当前超精密加工的精度已经达到纳米尺度，由于纳米材料的特殊性质，微纳制造所依赖的基础理论也随着加工工件尺寸的缩小经历着由量变到质变的过程，因此，传统的机械学与化学在纳米尺度的交叉催生出新的学科——化学纳米工程学。该领域的基础研究将有助于我们提升纳米制造技术，增强国家制造业的核心竞争力。     

多晶面银纳米线拉伸形变的分子动力学模拟

本文以低能量的四棱台结构为基本单元,构建了[100]晶向的多晶面单晶Ag纳米线.利用分子动力学方法模拟其在拉伸载荷下的形变行为,考察了纳米线的单元结构、体系温度、拉伸速率等因素对该纳米线机械强度和断裂模式的影响.结果表明:当四棱台结构单元的长边与短边比值小于1.4时{111}表面的强化作用占主导地位,而当比值大于1.4时多晶面的引入对纳米线起到弱化作用.在断裂模式上,多晶面纳米线在超低温和低应变速率下易于表现脆性断裂,而在室温和高应变速率易于表现韧性断裂.后者塑性形变的机理受位错成核、增殖和位错消失的共同作用,而前者的形变机理与位错活动无关,超低温使材料脆性增加,结构单元之间交界处产生裂隙,裂隙的形成和扩张导致了纳米线的迅速断裂.     

银纳米线初始结构对拉伸形变和断裂分布的影响

采用分子动力学方法模拟了4种初始结构的银纳米线沿[1 1 1]晶向拉伸的行为.考察了初始结构对位错产生和发展的影响,并进一步讨论其与最终断裂位置分布的关系.结果显示,单晶银纳米线的初始位错产生于表面并向两端发展,滑移面到达固定层后受阻,产生反射.应力持续集中于纳米线两端,进而产生颈缩,并最终导致在两端近似对称的断裂分布.与其相比,单孪晶界阻碍滑移发展,缩短了塑性形变的过程.位错在孪晶界迅速聚集形成局域熔融团簇,进而形成颈缩,而体系的其他位置则没有足够的应变响应时间,因此断裂集中在孪晶界,并呈理想的高斯分布.相对能量较高的小尺寸缺陷对纳米线初始位错的产生和发展无明显影响,仅在形变中期起到加强作用.单晶中的小尺寸缺陷没有改变应力分布,其对断裂分布的相对峰高略有影响.含缺陷的孪晶纳米线中,两者相互作用加强了应力集中,使最终断裂位置分布的半峰宽变窄.不同初始结构对金属纳米线的影响呈多样性,其相互作用的强弱也与具体微结构密切相关.     

具有纳米尺寸晶粒结构银层的制备与形貌研究

利用无氰镀银工艺制备具有纳米尺寸晶粒结构的银层,其纳米级的结构为其材料的研究与应用带来了理想的模型.在不同温度、不同电流密度条件下制备了系列纯镀银样品,并利用扫描电镜和X射线衍射研究镀层的微观表面形貌和结晶状态.结果表明,制备的银镀层具有纳米级的晶粒尺寸,理想条件下,其粒径集中在15~30 nm,晶粒择优取向沿(220)晶面.经70℃热水处理后,粒径增大至50~60nm,晶粒数减少近50%,故通过调整电镀条件和后处理,有望得到具有可控纳米尺寸晶粒结构的镀层.     

化学纳米工程学——新交叉学科的基础与展望

机械加工以连续介质理论为基础,化学则侧重于对离散的化学键的操作,因而两者有本质的区别.但在纳米加工领域,机械学面临着化学键的不连续性.当前超精密加工的精度已经达到纳米尺度,由于纳米材料的特殊性质,微纳制造所依赖的基础理论也随着加工工件尺寸的缩小经历着由量变到质变的过程,因此,传统的机械学与化学在纳米尺度的交叉催生出新的学科--化学纳米工程学.该领域的基础研究将有助于我们提升纳米制造技术,增强国家制造业的核心竞争力.     

第六感救了印原始部落

在2004年12月26日的印度洋海啸袭击之后,印度官方迟迟未公布其偏远岛屿安达曼·尼科巴群岛的准确伤亡情况。世人一度担心,由于当地灾情严重,那里的原始部落很可能“从地球上消失”。然而在那场灭顶之灾来临之前,这些有着约7万年历史的“史前部落”已举家逃离了海滩。