ZrN的力学和热力学性质的第一性原理

利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,研究了fcc-ZrN的平衡态性质、不同压力下的弹性性质及热力学性质.通过对焓压关系、弹性性质的分析,推测fcc结构到bcc结构ZrN的相变发生在208~220GPa之间.进一步分析了fcc-ZrN在不同压力下力学的各向异性,得到了压力对ZrN力学性质的影响关系.计算分析了fcc-ZrN的热力学性质.研究结果表明:力学各向同性随压力增大明显减弱;一定温度下,热容随压力增加而减小;德拜温度随着压力增加而增大;低压区温度影响较大,高压区压力影响较大.     

Th2BC2晶体结构和力学性质的第一性原理研究

目的 确定Th₂BC₂的晶体结构和力学性质。方法 采用基于粒子群优化算法的结构预测方法和基于密度泛函理论的第一性原理计算方法。结果 确定了亚稳态tI10-Th₂BC₂晶体结构,计算其与Th₂BC₂能量上最稳定的oC20-Th₂BC₂相的相变压力为2.6 GPa。研究了oC20-Th₂BC₂和tI10-Th₂BC₂的弹性常数,据此计算了其杨氏模量和剪切模量的各向异性。结论 数值结果表明Th₂BC₂中链状和线状B-C共价键导致其杨氏模量和剪切模量较大的各向异性。     

TiB2热力学性质的第一性原理研究

利用第一性原理方法并结合准德拜模型计算了六方结构TiB2在高温高压下的热力学性质,包括常压下晶格常数、体弹模量B0、热容Cp和熵S随温度的变化以及不同压强下热容Cp、熵S、体膨胀系数α、德拜温度Θ和热容Cv与温度的关系.常压下计算的热容Cp和熵S随温度的变化与实验数据符合很好.     

压强下TaB2力学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,在广义梯度近似下运用纯理论计算方法得到TaB2的晶格常数、弹性模量、切变模量和泊松比等力学参数,研究了TaB2在不同压强下的弹性常数、体弹模量和态密度.结果表明:随着压强的增加,TaB2的弹性常数和体弹模量随之增加,而相对晶格常数和相对体积则随着压强的增加而减小;在一定压强下,TaB2沿着c轴方向的压缩性要比a轴方向的大.依据Bardeen-Cooper-Schrieffer超导理论,TaB2在其费米能级处的态密度值随着压强的增加而降低,说明它的超导转变温度Tc随着压强的增加而降低.     

CrN电子和光学性质的第一性原理研究

本文采用平面波赝势密度泛函理论方法研究了CrN平衡态的结构,电子和光学性质,并与现有的结构数据实验值和理论值进行比较,结果符合较好.计算得到了CrN能带结构、态密度随电子能量的变化关系以及复介电函数、折射率、吸收系数、反射系数和损失系数随光子能量的变化关系,并对其变化特征进行了讨论.     

高压下ZrB3与NbB3力学性质的第一性原理研究

此文用密度泛函理论的赝势平面波方法的第一性原理研究了过渡金属化合物ZrB_3与NbB_3(m-AlB_2、OsB_3和MoB_3结构)在高压下的力学性质和电子结构特点,获得了在常压下,m-AlB_2是最稳定的结构,当压强升高到40GPa时发生相变,高压下最稳定是OsB_3结构.m-AlB_2-NbB_3具有最大的剪切模量204GPa,最高的德拜温度921K和最大的硬度值27.3GPa,属于潜在的超不可压缩材料.MoB_3-NbB_3、OsB_3-NbB_3和m-AlB_2-ZrB_3的硬度值分别达到了24.9GPa、22.6GPa和19.8GPa.它们的电子态主要是由M-4d态和B-2p态杂化叠加形成的,在费米能级处取值均不为零,故这些化合物都具有金属性等有益结果.     

BaSi2电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）赝势平面波方法,对正交相BaSi2的电子结构、态密度和光学性质进行了理论计算,能带结构计算表明它是一种间接带隙半导体,禁带宽度为1．086eV;其价带主要是由Si的3s,3p及Ba的5d态电子构成,导带主要由Ba的6s,5d及Si的3p态电子构成;静态介电函数ε1（0）=11．17;折射率n0=3．35;吸收系数最大峰值为2．15×10^5cm^-1．     

B2-CuRE物理性质的第一性原理计算

【目的】对17个B2-CuRE的热力学性质、力学性质、电子结构特性以及相关的热物理性质进行研究,为材料的设计和开发提供参考。【方法】利用基于密度泛函的第一性原理计算B2-CuRE(RE=Sc,Y,La-Lu)的能量、弹性常数以及电子结构特性。【结果】计算获得的晶格常数、形成焓、体积模量以及弹性常数和实验值吻合,高的B/G比表明B2-CuRE具有很好的延性。【结论】电子结构的计算可以阐明B2-CuRE的成键机制。B2-CuRE具有很好的延性。     

氧离子导体β-La2Mo2O9结构性质的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了β-La2Mo2O9结构性质.研究发现结构中Mo和周围的O形成MoO4或MoO5两种形式的多面体,La则形成LaO8和LaO7多面体.O(1)、O(2)、O(3)三种氧位置的占有率分别为100％、91.7％和25％,与实验相符.对Mo-O(1)键长分析表明,在MoO4和MoO5两种多面体中Mo-O(1)键长劈裂成两种键长形式.所有结构组态可通过P213空间群的相应操作而互相转换,显示结构具有P213空间群的对称性.模拟结果可能是β-La2Mo2O9结构在空间的局域或者本征极小结构.     

BC2N纳米管的电子态和电学性质

采用ROHF对BC2N纳米管进行构型全优化,并用密度泛函理论的DFT/ROB3LYP方法计算了BC2N纳米管的电子态分布.根据其分子轨道能量数据、电子态分布曲线和成键电子云密度分布图形,研究讨论了掺入硼氮对碳纳米管导电性的影响,并与碳纳米管和硼氮纳米管作了比较.     

双钙钛矿Cs2NaInF6:Mn4+荧光材料的发光性质与LED应用研究

高效红光材料开发是制备温暖照明光源的关键一环.利用氟化物较低的声子能量和较弱的电子声子耦合效应,设计了一种Mn⁴⁺激活的双钙钛矿Cs₂NaInF₆红光材料,对材料的晶格结构、元素组成、表面形貌、能带结构、格位占据情况、激发和发射光谱、量子效率和荧光寿命进行了系统的表征和研究.结果表明,材料在紫外和蓝光区的激发带较宽,在红光区的发射峰半峰宽较窄,且掺杂粒子数分数为0.27%的样品具有最强的荧光发射和最高的量子效率(69%),其荧光寿命为5.65 ms.基于“红-黄-蓝”三色组合的白光LED器件具有较高的显色指数(93.0)和较低的色温(2 914 K),表明了其在暖白光LED器件上的潜在应用价值.     

用第一性原理计算六角BC2N的光学性质

基于采用密度泛函理论详细计算了六角化合物BC2N的光学性质,包括介电函数、折射指数、吸收、能量损失谱、反射,计算结果表明:六角化合物BC2N的光学性质与c-BN的光学性质相似.     

SiC/Mo界面反应的微观结构及对Mo力学性能的影响

采用XRD、SEM分析测试方法研究在600~1200℃和1800℃真空热处理2 h条件下SiC/Mo界面反应层微观结构,并对SiC/Mo界面反应前后Mo金属的力学性能进行比较。研究表明：在800和1000℃热处理后,Mo与SiC分解的C在表面反应生成Mo2C;在1200℃热处理后Mo表面出现了Mo2C和Mo3Si相,以亚微米颗粒状反应层结构存在;当1800℃热处理后出现了Mo5Si3、Mo5Si3C以及扩散未分解的SiC。采用EDS方法在SiC/Mo界面反应层的断口处确定出Si扩散深度大于C。在600~1200℃热处理后,SiC/Mo界面反应对Mo金属的维氏硬度和延伸率均增大,而拉伸强度改变较小。     

正交法研究不同因素对SF/PU复合水凝胶抗压性能的影响

IPDI为硬段,PEG、PPG为软段,DMPA、DEG为扩链剂,TEA为中和剂合成了聚氨酯预聚体.以PEG的相对分子质量、-NCO/-OH(n/n)、 PEG/(PEG+PPG)(n/n) 和SF/(SF+PU)(m/m)为4个影响因素设计了四因素四水平正交实验并制备了一系列丝素蛋白/聚氨酯复合水凝胶.采用非限制性压缩试验对水凝胶进行抗压缩性能测试,并通过方差分析法对实验结果进行分析.结果表明PEG的相对分子质量对水凝胶的抗压性能影响最明显.PEG的相对分子质量为600、1 000、2 000、4 000时所制备的丝素蛋白/聚氨酯复合水凝胶的抗压模量均在0.35～1.20 MPa之间.     

BN纳米带几何结构和电子性质第一性原理研究

本文采用第一性原理研究了不同带宽下BN纳米带的几何结构与电子性质。研究结果表明：随着带宽的增大,BN纳米带边缘发生形变,键角增大,B-B键键长增大,当带宽约为1.7nm时,B-B键发生断裂;电子性质研究表明：随带宽减小,最高占据轨道(HOMO)/最低非占据轨道(LUMO)能隙减小。对电子态密度(DOS)及赝能隙分析表明：BN纳米带带宽越小在费米能级处DOS越大,且赝能隙越小,这和GNR比较相似,说明BN纳米带越窄电子越容易从价带向导带跃迁。     

TC6钛合金力学行为及其失效研究

采用高温、高应变率耦合分离式Hopkinson Bar系统和100 KN微机控制电子万能试验机系统,对等轴晶粒组织的TC6钛合金圆柱形及帽形试样进行了力学试验,研究了其力学行为及其失效机理.结果表明:等轴晶粒组织TC6钛合金在准静态下变形时呈现应变强化效应,而在高应变速率下变形时,热软化与应变强化共存,流变应力呈现振荡,且表现出较强的应变率效应;TC6钛合金的动态变形表现为局域化变形,且在局域化变形区域出现裂纹,裂纹在此区域扩展贯穿整个试样,最终导致失效,而准静态下材料的变形表现为均匀化变形,当应变达到0.4时,材料沿最大剪切应力方向断裂失效.     

不同组织TA15钛合金热压缩力学行为研究

采用gleeble-1500 热模拟试验机,对TA15钛合金4种典型组织试样进行了高温准静态压缩试验,研究了不同原始组织的TA15钛合金高温压缩力学行为,不同组织对其高温准静态力学性能及温度敏感性的影响.结果表明:在同一温度下,4种组织的流变应力随温度的升高而降低,且最初流变应力随应变的增加快速增加,当流变应力达到一个峰值后,逐渐下降,最后处于稳定流变状态;不同的组织对TA15钛合金高温准静态力学性能有很大影响;600 ℃变形时,网篮组织的温度敏感性最低,固溶时效组织其次,双态组织第三,等轴晶粒组织温度敏感性最高;700~900 ℃下变形,各组织温度敏感性的排序不变,但网篮组织的温度敏感性和其它3种组织温度敏感性的差距缩小;当在超过相变温度的1000 ℃下变形时,各试样的组织完全相同,其温度敏感性不再有任何差异,其力学性能也几乎相同.     

锐钛矿型TiO2空位缺陷性质的第一性原理研究

近年来运用减小TiO2禁带宽度的方法来提高TiO2的活性在实验上被广泛研究。本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法研究了锐钛矿相TiO2点空位缺陷性质和在具有点空位缺陷情况下的晶体结构、能带结构与态密度状况。分析发现缺陷使晶体结构发生畸变;近邻缺陷氧原子有靠近氧空位而远离钛空位的趋势,而近邻缺陷钛原子有靠近钛空位而远离氧空位的趋势;氧空位缺陷使费迷能级升高大约2．6eV而钛空位缺陷使费米能级降低,并在价带顶部产生一个与价带顶能量相差约0．25eV的杂质能级。结果表明,氧空位使导带变宽是n型杂质而钛空位使导带变窄是P型杂质,氧空位附近多余电子的主要贡献在价带,引起电荷布居数变化并改变了晶体中电子局域化运动的性质。