钙钛矿类纳米晶体介电常数的计算方法

提出了钙钛矿类晶体介电常数的一种纳米尺度计算方法.基于内电场模型对洛伦兹有效电场进行了修正,利用该修正模型推导了钙钛矿类铁电材料介电常数的计算公式,并结合分子动力学方法计算公式中的基本参数,计算了分子尺度钙钛矿类晶体的介电常数.作为实例,计算了在不同温度条件下钛酸钡单晶纳米线的介电常数,并与实验结果在整个相变温度区间内进行了比较,计算结果与实验结果非常一致,验证了该方法的合理性.     

锂离子电池Li_xC_6扩散性质的分子动力学模拟

采用分子动力学方法,模拟充电过程中锂离子在石墨层间的扩散行为.研究了300 K温度下石墨阳极材料的锂离子扩散性质;计算了Einstein关系下LiC_6,LiC_(12)和LiC_(18)的扩散系数,得到了Li_xC_6扩散系数与锂离子浓度的关系曲线.结果表明,在充电过程中锂离子电池的扩散系数随嵌锂浓度的变化而变化.在阶段和一阶段,扩散系数分别随浓度的增大而减小,而在LiC_(12)附近,扩散系数由于结构相变而发生较大变化.此外,通过分子动力学可视化图像显示了Li_xC_6晶体的微观结构.实验结果为锂离子电池电极变形的连续尺度模型研究提供了基础数据.     

不同温度下β-HMX状态方程的分子动力学模拟

为了研究β-HMX性能随温度的变化,用分子动力学方法对不同温度条件下β-HMX晶体进行了计算模拟.用3阶Birch-Murnaghan方程和Hugoniot关系对计算结果进行拟合得到不同温度下β-HMX的状态方程.模拟结果表明,β-HMX随温度升高而变得易于压缩,高压会抑制β-HMX的热膨胀;β-HMX晶胞参数具有压缩各向异性,这种压缩异性不随温度的改变而改变.     

基于裂纹扩展理论的结构强度退化模型

为了描述机械结构强度退化在整个寿命周期中的变化规律,本模型引用裂纹扩展理论,计算出不同载荷作用次数下临界裂纹值和结构裂纹扩展速率,根据临界裂纹值和结构剩余强度之间的关系模型,从而得到剩余强度随载荷作用次数的变化数据,由此建立基于裂纹扩展理论的结构强度退化模型.实例分析表明:利用裂纹扩展理论反求结构强度退化模型可以从材料微观方面分析零件结构强度退化量的动态变化规律,进而为零件结构的可靠性分析提供理论依据.     

FeO熔化曲线的分子动力学模拟

利用壳层模型分子动力学方法,研究了高温高压条件下FeO的熔化温度,同时还计算了温度在300K及压强上升到140 GPa时FeO的状态方程.作者在研究中,考虑了分子动力学模拟熔化存在的过热现象,通过晶体的现代熔化理论,对FeO的分子动力学模拟熔化温度进行了修正,获得了高温高压下FeO正确的熔化温度.因此,为常压下利用壳层模型分子动力学研究物质熔化提供了一种较好的方法,该方法亦可进一步推广应用到其它物质的高压熔化研究工作.     

介电常数连续变化的含左手介质一维光子晶体

研究了一种包含左手材料的介电常数在一个单元内从-ε0到ε0连续变化的一维光子晶体,通过理论分析和数值计算,得到了该结构的色散关系.结果表明:即使在可见光区域该结构也存在一个很大的带隙.     

分子动力学模拟固态Al的自扩散性质

采用EAM势,用分子动力学模拟方法研究了固态Al的自扩散,用2种方法给出了Al在固态下较长的温度区域内的自扩散系数以及自扩散系数随温度的变化规律,并从微观机制上进行了分析和解释,结果较好地符合Arrhenius关系。     

水化硅酸钙力学参数跨纳-微观尺度计算方法

为了准确高效地基于分子动力学模拟计算微观尺度高、低密度水化硅酸钙(C—S—H)的力学参数,选用7种常用的C—S—H晶体类似物结构和三种多孔介质力学模型进行对比分析研究。首先在纳观尺度通过分子动力学模拟得到C—S—H晶体类似物结构的体积模量、剪切模量、弹性模量和泊松比四个力学参数;并与第一性原理计算得到的结果进行对比,以此为基础,再应用多孔介质力学模型计算获得微观尺度高、低密度水化硅酸钙的相应力学参数;并与已有文献实测的高、低密度水化硅酸钙弹性模量进行验证。结果表明,与第一性原理计算相比,6种Tobermorite晶体结构模型的力学参数计算平均误差约20%; Jennite晶体结构模型计算平均误差达59%。采用C—S—H晶体类似物结构Tobermorite 14,结合Mehta或张俊彦的多孔介质力学模型进行模拟计算,效果最佳。C—S—H晶体结构类型对C—S—H跨纳-微观尺度力学参数准确性影响最大。提出的基于分子动力学模拟和多孔介质力学模型进行水化硅酸钙力学参数跨纳-微观尺度计算方法,避免了采用大规模分子动力学模拟获得高、低密度水化硅酸钙的微观力学参数,计算效率高且结果可靠。     

分子动力学的格波理论

应用固体物理学和固体力学的理论,建立了分子动力学的格波理论.该理论将符合周期性几何结构的三维晶体看作代表性体元,研究三维晶体在有限温度下的本构响应.基于周期边界条件,建立三维晶格振动的特征方程,求得三维晶体固有频率,进而得到各个原子动力学方程的解析解.在此基础上求得有限温度下,三维晶体的热应力.该理论有效地克服了经典分子动力学在时间尺度和空间尺度上的困难.     

分子动力学研究难熔金属(V、Nb和Ta)熔点

根据分析型嵌入原子模型(MAEAM)和分子动力学(MD)方法,在NPT系综条件下从原子尺度上研究难熔金属V、Nb、Ta的内能、结构、密度等物理量随温度变化,并根据各物理量随温度突变得出3种金属晶体熔点分别为(2 180±20) K、(2 820±20) K、(3 280±20) K,所得到的结果与已有实验值吻合.本文根据径向分布函数随温度变化,从微观方面探讨金属熔化过程及其引起它们熔化原因,为进一步研究金属在高温条件下特异性能打下了基础.     

二甲醚介电常数随温度变化特性及应用研究

为了精确获得某温度下二甲醚液体的质量,研究二甲醚静态介电常数随温度的变化行为,对273K至323K温度区间二甲醚饱和液体和饱和蒸汽进行了测量。实验结果表明,二甲醚静态介电常数大小随温度存在反相关的变化规律,利用获得的实验数据拟合得到在不同温度下二甲醚液体的介电常数变化曲线。二甲醚饱和蒸汽在温度区间277.5K~318K下,介电常数较大且几乎无变化。在圆柱形电容式传感器模型中进行二甲醚液体液位测量的实验验证,实验计算值与实际观测值之间的误差分布在3.7%~6.5%。应用实验结果,借鉴二甲醚饱和蒸汽与饱和液体密度与温度之间的关系数据,便可精确求出在某温度下二甲醚液体的质量。文中的研究成果对二甲醚工业燃料的应用与控制起到基础性作用。     

MgO高温高压下的P-V-T关系

本文利用分子动力学方法和有效经验对势模型对MgO高温高压下的物态方程进行了研究,发现分子动力学方法得到的MgO岩盐结构的摩尔体积(温度范围:300-2000 K,压力范围:0～100 GPa)和实验结果吻合;另外,基于势模型的可靠性预测了300-2000K和0～100 GPa的温压范围内MgO岩盐结构的P-V-T关系,并对两种势模型计算结果进行了比较研究.计算得到的高温高压下MgO物态方程在地球物理学具有重要的参考价值.     

GaAs纳米晶体压致相变的尺寸模型

基于晶体相变压力和结合能的关系,提出了一种简单的热力学模型计算尺寸依赖的纳米晶体压致相变压力.根据该模型研究了GaAs纳米晶体压致相变的尺寸效应,结果表明GaAs纳米晶体稳定性的下降导致其相变压力随尺度的减小而降低.当尺寸进一步减小时,纳米晶体的相变压力随着尺寸减小急剧降低,显示了强烈的尺寸效应.该模型计算结果与分子动力学模拟结果显示了较好的一致性.     

斜切ATGSP晶体的电压响应优值

本文报导了 ATGSP 晶体的三个主介电常数和热释电系数的测量结果;计算了不同斜切角度下的电压响应优值 M;研究了 M 值随温度的变化规律。实验结果表明,采用斜切方式的 ATGSP 晶体热释电探测器件可以提高电压响应优值。     

采用SVM-PSO混合算法的光学电压传感器内电场优化

对光学电压传感器内电场的优化多采用有限元计算结合穷举搜索,该方法无法反映电场分布与传感结构参数之间的非线性映射关系,且计算与搜索费时、效率低,容易落入局部陷阱.为此,提出基于支持向量机(SVM)与粒子群(PSO)的电场优化混合算法.通过PSO优化SVM参数,建立电光晶体内电场分布模型,再由PSO对模型求解得到最优电场分布.以介质包裹结构为例,构建包裹介质的介电常数、厚度,以及长度与晶体内电场分布之间的非线性映射关系.该求解过程能够有效地避开局部陷阱,优化后晶体内电场均匀度提高了20.8%,训练时间节省了89%.最后通过实验验证了模型的有效性.     

四元系锂玻璃快离子导体的电学性质及其薄膜的表面性质

研究了锂卤钨磷酸盐玻璃态快离子导体的阻抗及介电常数等参量随温度、频率的变化规律,并用阻抗谱法、DTA对样品进行了分析。结果表明:当温度高于160℃时,样品电导率随温度的变化,满足Arrheius方程;高温情况下电导率随频率的增加而增加,达到一定程度后基本不变;温度较低时,低频下的电导率基本保持不变。介电常数随温度的变化,在150～200℃间变化不大,尔后增加并达极大值后减小;介电常数随频率减小而增大。此外,用AES、XPS、XRD、WF-metre对其薄膜的表面成分、价态、结构进行了研究,得悉薄膜的表面成分接近体的成分,玻璃体系的骨架是由(PO_4)和[WO_4]基团连接而成。文中还揭示了离子迁移机理和微观结构间的关系。     

晶体铟的德拜温度和格林乃森参量随温度变化规律研究

研究了原子相互作用势与晶体德拜温度的关系．考虑到原子作非简谐振动，得到了格林乃森参量随温度变化的规律．以晶体铟为例，探讨了晶体德拜温度随温度的变化规律，理论计算与实验基本符合．     

LNG气瓶传热计算方法及实验验证

以液氮为工质,选取150 L、330 L和450 L等3种规格LNG气瓶进行传热计算.采用饱和均质模型,根据在饱和状态下的热力学关系,拟合出液氮物性参数与温度的关系并编制程序,计算得到了气瓶内介质压力随时间的变化规律.通过与有关文献的液氮升压实验数据对比,验证了该计算模型的有效性.     

稀土三氟化物RF_3晶体化学键、极化率和介电常数

用复杂晶体化学键理论计算稀土三氟化物RF3晶体的结构参数和化学键参数，探讨其微观组成和结构与极化率和介电常数的关系．     

氯化钠对石膏晶体生长习性影响的分子动力学模拟

如何有效控制溶液体系下石膏晶体的生长行为已成为脱硫行业亟待解决的问题之一，而晶体生长过程的有效信息往往无法及时有效在线检测.利用分子动力学模拟技术，计算出石膏晶体特定晶面的附着能、面心距离和面积等参数，确定了其形态学上重要的生长晶面及其表面结构，理论研究了氯化钠溶液与石膏晶体主要生长面之间的相互作用机制.并通过实验得到氯化钠对石膏晶体形貌的影响，与分子动力学模拟结果进行对照分析.结果表明，由于氯化钠溶液对石膏晶体不同晶面的作用变化，可以显著改变石膏晶体形态，模拟结果与实验一致，分子动力学模拟可以为晶体的形态控制提供理论基础.