钠基蒙脱土对水分子吸附机理的第一性原理计算

钠基蒙脱土吸水膨胀是造成深部巷道中软岩膨胀的主要原因。为了解决钠基蒙脱土吸水膨胀带来的工程安全问题，本文基于量子力学的第一性原理，利用材料模拟软件VASP计算模拟钠基蒙脱土对水分子吸附的机理，并研究吸附能、弹性常数与吸附量之间的关系。计算结果表明：钠基蒙脱土层间吸附水分子之后，体积主要是沿着c轴方向膨胀，体系吸附能与吸水量总体成线性正相关的关系。随着钠基蒙脱土层间水分子吸附量的增多，弹性常数C₁₁、C₂₂、C₃₃大于其他弹性常数，且C₃₃明显大于C₁₁、C₂₂。此外，钠基蒙脱土的体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E都随吸水量的增加而减小。该计算结果为解决钠基蒙脱土相关的工程安全问题提供了理论指导。     

(C4H5N)n(H2O)m团簇的多光子电离与从头计算

在355nm波长下用激光电离反射式飞行时间质谱装置研究了氢键团簇吡咯/水(C₄H₅N)_n(H₂O)_m的多光子电离,增加分子束混合气体源中吡咯相对浓度,可以观测到较大尺寸的二元团簇离子,非质子化团簇离子(C₄H₅N)_n(H₂O)_m+,质子化团簇离子(C₄H₅N)_n(H₂O)_mH+和脱氢团簇离子(C₄H₄N)_n(C₄H₅N)_n(H₂O)_m+.用从头计算方法得到它们的结构.提出了团簇离子形成的机理可能是团簇电离后发生了解离.     

铝氢化物Al2Hn(n=1~6)团簇结构与光谱

 采用密度泛函(DFT)中的B3P86方法,在Dunning的相关一致基组cc-PVTZ水平上,对铝氢化物Al₂H_n(n=1~6)团簇的可能几何构型进行优化计算,得出最稳定构型的几何参数、电子结构、振动频率和光谱等性质参数,并给出了最稳定结构的总能量(E_T)、结合能(E_BT)、平均结合能(E_av)、电离势(E_IP)、能隙(E_g)、费米能级(E_F)和氢原子差分吸附能(E_diff)等.结果表明铝氢化物团簇基态稳定结构的电子态分别为:n为奇数为²A,n为偶数为¹A;由于Al原子属于缺电子原子,能与等电子原子H化合,通过氢桥键形成含多中心键的氢化物,本文优化计算发现,铝氢化物团簇最稳定的构型中都存在氢桥键,这是铝氢化物的奇异结构特征.最后分析铝氢化物团簇的平均结合能、电离势、能隙和费米能级等动力学和红外光谱特性,说明Al₂H_n(n=1~6)团簇中Al₂H₆最稳定,H-Al桥键键长比端键更长,最强峰红外光谱强度最大.     

非连通图(K1∨(P(1)n∪ P(2)n)) ∪ P(3)n及(K1∨(P(1)n∪ P(2)n)) ∪ P(3)n∪ St(n)的优美性

 给出了非连通图(K₁∨(P⁽¹⁾_n∪ P⁽²⁾_n)) ∪ P⁽³⁾_n和(K₁∨(P⁽¹⁾_n∪ P⁽²⁾_n)) ∪ P⁽³⁾_n∪ St(n),且对其优美性进行了研究。证明了如下结论：设 n 为任意正整数,则当n≥4时,非连通图 (K₁∨(P⁽¹⁾_n∪ P⁽²⁾_n)) ∪ P⁽³⁾_n和(K₁∨(P⁽¹⁾_n∪ P⁽²⁾_n)) ∪ P⁽³⁾_n∪ St(n)均是优美图;其中,Pn 是 n 个顶点的路,Kn 是n个顶点的完全图, St(n) 是 n+1 个顶点的星形树,G₁ ∨ G₂ 是图 G1 与 G2 的联图。     

四峰映射分维的整体规律

 在四峰五次方映射中发现,任意四超稳序列W的4个标度因子{α_C(W),α_D(W),α_E(W),α_F(W)}与多倍周期分岔吸引子的分维d(W)之间存在一个整体关系式:d(W)log₁W₁|α_C(W)α_D(W)α_E(W)α_F(W)|=β⁽⁴⁾,其中β是不依赖于具体的四超稳序列W的整体常数,|W|为W的周期.     

Al涂层/AZ91镁合金复合铸造界面的研究

对型芯预喷涂一层Al涂层,将AZ91镁合金液浇注到铸型中实现基体和涂层的结合,对凝固后的结合界面组织和相组成进行分析。结果表明,AZ91镁合金液和Al涂层表面的氧化物发生反应,实现了界面间的润湿,形成冶金结合界面。该界面包含3个扩散层:镁合金基体一侧为(Al₁₂Mg₁₇+δ_Mg)共晶组织;中间层为Al₁₂Mg₁₇金属间化合物;Al涂层一侧为Al₃Mg₂金属间化合物,并弥散分布着一些氧化物。试验结果证明,通过复合铸造的方法可以实现Al涂层和镁合金基体的冶金结合。     

结构面刚度对岩体弹性纵波传播特性影响的数值模拟

针对结构面刚度对岩体弹性纵波传播特性的影响规律及机理不明的问题,基于3DEC软件及自编程序,以含单个水平、光滑结构面的岩体为研究对象,分析结构面法向刚度、切向刚度对岩体弹性纵波传播特性的影响. 结果表明,初至纵波振幅和纵波波速仅与结构面法向刚度k_n有关,而与切向刚度k_s无关;初至纵波振幅和纵波波速皆随法向刚度k_n的增加而增加,增长速率逐渐减小. 考虑结构面间距S和岩块杨氏模量E的影响,引入E/(S·k_n)作为综合影响参量,固定k_n/k_s为2.5时,初至纵波振幅和纵波波速都随着(S·k_n)的增加而减小,以E/(S·k_n)=0.1、1、10为界,衰减速率经历极慢-变快-变慢-极慢四个阶段.     

Li3Bi结构、力学和电子性质的第一性原理计算

 基于密度泛函的线性响应理论,通过第一性原理的赝势方法,对Fm-3m相Li₃Bi的结构、力学和电子性质做了系统的研究.优化得到的平衡结构参数与实验值符合得很好.计算表明,Fm-3m结构在零压下的焓最低,满足力学稳定标准,是最稳定的结构.计算得到的Fm-3m相Li₃Bi的块体模量、剪切模量和弹性模量分别为30.2,25.5 GPa和59.6 GPa.德拜温度是312 K.Li₃Bi具有小的弹性各向异性特征,是窄带隙的间接带隙半导体,带隙为0.45 eV.     

非连通图(P3∨Km)∪G及(C3∨Km)∪G的优美性

 将k--优美图的概念进行了推广,引入A～B优美图的概念,并以此为基础,得到了非连通图 (P₃∨K_m)∪G及(C₃∨K_m)∪G是优美图的一个充分条件。证明了对任意正整数k,m,n,t,当k≤n≤t,n+k－1≤m时,图 (P₃∨K_m)∪(^k∪_j=1 K_n,t) 和 (C₃∨K_m)∪(^k∪_j=1 K_n,t)是优美图;当k=1,2,2≤n<2m+1时,图(P₃∨K_m)∪^k∪_j=1 P_n, (C₃∨K_m)∪^k∪_j=1 P_n 和 (P₃∨K_m)∪ P_n∪St(t)是优美图;当2≤n≤2m+1时,(P₃∨K_m)∪ P_n∪St(t) 是优美图。本文的结果推广了现有的一些结论。     

电子供体在2，4，6-三氯酚和硫酸盐同时降解中的作用

在不少工业废水中,往往同时存在2,4,6-三氯酚（TCP）和硫酸盐等污染物。生物还原法是一种有效的方法,能同时去除水中的这些污染物。采用了丙酮酸（C₃H₄O₃）作为外源电子供体还原TCP和硫酸盐。当单独还原TCP或硫酸盐时,它们的还原速率随着C₃H₄O₃加入量的增加而增加。当TCP与硫酸盐共存时,加入相同量的C₃H₄O₃,由于TCP与硫酸盐还原菌对电子的竞争作用,导致它们的还原速率均有所降低。当C₃H₄O₃进一步增加时,这种对电子的竞争情况可以得到缓解。     

Zr50.5Cu36.5Ni4Al9块体非晶合金低温动态压缩特性

通过铜模铸造法制备Zr_50.5Cu_36.5Ni₄Al₉块体非晶合金. 利用分离式霍普金森杆（SHPB）,S-4800型扫描电镜等测试分析手段,研究Zr_50.5Cu_36.5Ni₄Al₉块体非晶合金在室温（25℃）和低温下（-40℃）动态压缩特性和断口形貌特征. 结果表明:在动态压缩载荷作用下,Zr_50.5Cu_36.5Ni₄Al₉块体非晶合金抗压强度随载荷增加而降低. 在-40℃低温条件下,动态抗压强度具有低温敏感性. 在室温条件下,Zr_50.5Cu_36.5Ni₄Al₉块体非晶合金断口微观形貌特征主要是脉状花样,伴随裂纹和非晶合金熔化现象;在-40℃ 低温条件下,Zr_50.5Cu_36.5Ni₄Al₉块体非晶合金微观形貌特征主要是鱼骨状花样.      

纳米管TUC_4C_8(S)和纳米环TC_4C_8(S)的拓扑指数

化合物、材料和药物的生物化学性质与其分子结构有密切的关联,通过化学拓扑指数的计算可了解化合物的性质.作为一类重要的化学参数,Szeged指数和修改的Szeged指数并广泛用于各类化学与制药学工程应用中.通过边划分方法,给出纳米管TUC_4C_8(S)和纳米环TC4C8(S)的若干基于距离的拓扑指数.     

块状金属玻璃Zr55Cu30Al10Ni5的微压痕尺寸效应

基于Drucker-Prager屈服准则,建立了适用于描述压敏材料的低阶应变梯度塑性(CMSG)理论. 通过ABAQUS自定义材料子程序(UMAT),构造了CMSG理论本构计算的有限元格式,并对块状金属玻璃Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅的圆锥压痕实验响应进行了数值模拟分析. 计算结果与实验数据相吻合,表明该理论可以很好地描述金属玻璃的弹塑性行为. 在此基础上,研究了不同压深下的载荷位移曲线和硬度,计算结果显示该材料的硬度随着压痕深度的增大而减小,表明基于Drucker-Prager屈服准则的CMSG理论可以预测金属玻璃Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅在微米尺度下表现出来的尺寸效应现象. 此外,通过分析不同摩擦因数下材料的载荷位移曲线,表明摩擦力对该材料微压痕响应的影响可以忽略不计.     

Zr_（55）Al_（10）Cu_（30）Ni_5块体非晶合金轧制塑性变形三维有限元分析

利用ANSYS/LS-DYNA显式动力学分析有限元法对Zr55Al10Cu30Ni5块体非晶合金的室温轧制塑性变形过程进行模拟计算,分析了非晶合金变形区域内的最大剪切应力分布与压下率的关系。计算得出了稳定轧制阶段不同压下率下非晶合金的应力和应变分布。计算结果表明,轧制变形区的最大剪切应力随压下率的增大而增大,并且在最大剪切应力超过屈服应力的局部区域非晶合金发生了非均匀塑性变形。模拟分析的结果与实验研究结果相符合,从而为进一步研究室温轧制变形诱导非晶合金微观结构变化提供理论依据。     

Sr4Al14O25:Eu长余辉发光的特性研究

对Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ的激光发光谱、发射光谱、长余辉发光的特性和耐光性进行系统的研究，并与传统的ＺｎＳ：Ｃｕ夜光粉进行了性能对比，结果表明：Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ是一种性能更加优良的长余辉发光材料。     

二维Ta4C3O2电子结构的拓扑性质

过渡金属碳化物和氮化物也被称为MXenes材料,是一类具有独特性质的新型二维材料.经第一性原理计算发现,二维Ta₄C₃O₂的电子结构可能具有拓扑性质,而Ta₄C₃已被成功制备,Ta₄C₃O₂可通过表面功能化实现制备.这些结果将为研究MXenes材料的拓扑性质提供有利借鉴,也为今后的实际应用奠定基础.     

Cu48Zr43Al9合金在0.05mol/L Na2SO4介质中腐蚀电化学行为研究

采用真空电弧熔炼法制备Cu48Zr43Al9晶态合金及铜模铸造法制备Cu48Zr43Al9非晶合金。通过极化曲线和交流阻抗谱技术研究了Cu48Zr43Al9晶态和非晶态合金在0.05 mol/LNa2SO4溶液中腐蚀电化学行为。结果表明,在0.05 mol/LNa2SO4溶液中,Cu48Zr43Al9晶态和非晶态合金的交流阻抗谱均呈单容抗弧,实验结果说明合金的腐蚀过程是由电化学控制。与非晶合金相比,腐蚀电位负移,晶态合金的电荷传递电阻减小,腐蚀电流密度变大,腐蚀速度加快。在0.05mol/LNa2SO4溶液中,Cu48Zr43Al9非晶态合金具有良好的耐腐蚀性能,这是因为非晶态合金不具有晶格缺陷,结构均一稳定。     

Conductivity of (Zr1-xMx)O2, Ceramic

In the ZrO₂-based ceramic systems doped with different oxides (Y₂O₃, MgO and Al₂O₃), the behaviors of electronic and ionic conductivity have been investigated by the quantum chemical SCF-Xα-SW method. The results of the electronic energy spectra and local state density of atoms show that, for the ZrO₂ system doped with Al₂O₃, the energy gap near the Fermi energy level becomes smaller, which implies that the electronic conductivity increases. Since the binding energy between Al and O atoms is increased, the energy for oxygen vacancy migrating is enhanced and the ionic conductivity decreases. In the M_xO_y-doped ZrO₂ systems, due to the doping effect of Al₂O₃, MgO and Y₂O₃, the ionic conductivity increases successively, and the electronic conductivity decreases successively. The calculation results are in agreement with that of references and experience.     

定向凝固Fe83Ga15Al2合金的结构及磁致伸缩性能

系统研究不同定向凝固速率下Fe83Ga15Al2合金的相组成和磁致伸缩性能.结果表明,经过区熔定向凝固后,Fe83Ga15Al2合金的晶粒尺寸与铸态相比要大得多.当凝固速率较高时,晶粒没有明显的取向性,而当速率较低时,显示出沿轴向的取向性,同时也存在很多横向亚晶界.铸态的Fe83Ga15Al2合金在经过区熔定向凝固之后,磁性能有大幅度提高,低场响应快,且磁致伸缩值增大,凝固速率v=10μm/s时,磁致伸缩系数达到最大值53×10-6;当v=300μm/s时,λ值略低,为50×10-6,但其低场响应迅速,在50kA/m时就达到最大值.     

Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94氧离子导体制备与性能研究

采用传统的固相反应法合成Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94氧离子导体,借助于交流阻抗谱和介电弛豫谱分别研究了钠和铝的双掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3材料电学性能及氧离子扩散的影响。在400℃时,Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料的晶粒电导率可以达到1.51×10-3 S/cm,是Na0.5Bi0.5TiO3材料电导率的5.5倍。在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料中观察到一个与氧离子弛豫相关的介电弛豫峰,弛豫参数为E= 0.80 eV和t0= 6.12×10-13 s,氧离子在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料中主要通过Na-Bi-Ti的路径进行扩散迁移的。结合结构参数容忍因子及自由体积的分析,钠和铝的双掺杂改善了氧离子在Na0.5Bi0.5TiO3材料中的扩散通道,但是铝的引入一定程度上提高了氧空位扩散的能量壁垒。