Thermal wave propagation in graphene studied by molecular dynamics simulations

The transient heat conduction in both armchair and zigzag-edged graphene ribbons pulsed by local heating with a duration of 1 ps was studied using nonequilibrium molecular dynamics simulations. The results show that the heat pulse excites two waves which indicates non-Fourier heat conduction. One of the two waves is a sound wave （first sound）, which has macroscopic momentum and propagates at the speed of sound. The other is a thermal wave （second sound）, whose propagation speed is 1/√3 of the sound velocity. The sound wave excited by the heat pulse is a longitudinal wave, whose energy is only transported in the longitudinal direction. The thermal wave excited by the heat pulse is generated by transverse lattice vibrations, with the energy only having the transverse component. The observed anisotropy of the transient heat conduction suggests that the system is in a non-equilibrium state during propagation of the heat pulse. Further statistical analyses show that the displacement of the heat pulse energy is related to the time as 〈σ2〉 ∝ t^1.80, which implies that heat transport is ballistic-diffusive transport in graphene. The higher proportion of the ballistic transport will lead to stronger heat waves. At the crest of the thermal wave, energy is transported ballistically, while in the diffusive region and during attenuation of the thermal wave, the energy is transported diffusively.     

电沉积纳米晶Ni-19% Fe合金热稳定性研究

对晶粒尺寸为-20 nm的电沉积纳米晶N i-19%Fe合金的热稳定性进行了研究。在573~873 K温度范围内对其进行等温退火,采用X射线衍射技术分析其晶粒尺寸,根据Arrhen ius-type公式计算晶粒生长指数及晶粒生长活化能,结果表明该电沉积纳米晶N i-19%Fe合金在低于573 K时其晶粒生长主要受晶界扩散机制控制,在673~873 K温度范围内,晶格扩散和晶界扩散2种机制同时参与了其晶粒生长过程。     

碳纳米管铜纳米线复合结构的形成和热力学稳定性

通过分子动力学的方法研究了碳纳米管填充一定数量的铜纳米粒子形成碳纳米管-铜纳米线(CNT/CuNW)复合结构的过程.通过构象演变和体系能量的变化,可以将整个的铜粒子填充碳纳米管的过程中可分为三个过程:构象调整,填充吸附和构象稳定.对比分析高温下包裹和填充形成CNT/CuNW复合结构的变化,可以看出填充形成的CNT/CuNW的稳定性比包裹形成的CNT/CuNW的稳定性要好.通过径对径向分布函数的分析,可以进一步确定,在填充形成的复合结构的熔点要比包裹形成的CNT/CuNW的高,这主要归因于碳纳米管高的热稳定性.     

高温下2,4,6-三硝基甲苯(TNT)热分解动力学模拟

应用分子动力学模拟方法研究了2,4,6-三硝基甲苯(TNT)在纯高温下的分解机理,研究结果表明TNT初始分解机理主要为C-NO2键的断裂和NO2-ONO重新排列导致O-N键发生断裂,然后发生H原子转移反应形成H2O,HONO和HO分子;通过对TNT热分解反应物和生成物的研究结果表明N2和H2O分子是TNT分解过程中最稳定的生成物,NO2,NO和HONO分子为TNT热分解过程中的中间产物;在高温4500K,CO,H2,CO2和OH分子出现的频率逐渐提高,表明这几种分子在高温下更容易形成.     

双相纳米结构CuZr合金力学行为的模拟研究

采用分子动力学方法研究了在拉伸载荷作用下,晶粒尺寸对纳米多晶Cu和双相纳米结构CuZr复合材料塑性变形机制的影响.研究结果表明,小晶粒尺寸的纳米多晶Cu的变形机制以晶粒旋转以及晶界迁移为主,并伴随着少量位错的成核与滑移.晶粒尺寸较大的纳米多晶Cu的塑性变形机制则以裂纹的成核与生长为主.对于双相纳米结构Cu/CuZr复合材料,非晶相的塑性变形在复合材料的塑性变形过程中起主导作用,且这种现象与晶粒尺寸无关.此外,当晶粒尺寸增加到一定尺寸时,复合材料的晶界处也出现了晶界裂纹,但非晶相明显延缓和阻碍了裂纹的成核与扩展.研究表明非晶相的引入能有效提升纳米多晶Cu的塑性.     

N-doped porous graphene for carbon dioxide separation： a molecular dynamics study

Using molecular dynamics simulations, it is shown that N-doped porous graphene membrane can efficiently separate CO2 from the CO2/CH4 mixture. The effects of pore rim modifications, N-doping sites, initial gas pressure, and feed gas compositions on CO2 separation performance of N-doped porous graphene membrane are also examined. It is found that gas permeability increases with increasing initial gas pressure or the feed gas percentages. Pore rim modifications with nitrogen atoms （pyridinic N） can significantly improve the selectivity of CO2 over CH4 owing to the enhanced electrostatic interactions compared to the unmodi- fied one, and the all-N-modified pore-16 shows the highest CO2 selectivity over CH4 （- 29）. Doping N atoms on the graphene sheets （quaternary N） has little effect on the CO2 selectivity. Our study demonstrates that the N-doped porous graphene is an excellent candidate for CO2 separation, which may be beneficial for the realization of a low carbon society.     

高压下金属Mo熔化性质与其熔化结构的理论研究

本文采用分子动力学结合镶嵌原子势方法研究了高温高压下金属Mo的熔化性质.详细分析了Mo的熔化曲线并给出了熔化曲线T-P(温度-压强)方程,计算得到了Mo的等温压缩曲线和等压曲线.理论上获得Mo在常压下的平衡点温度为2695K,与其他实验和理论数据都符合的很好.同时我们还通过径向分布函数和HA指数研究了Mo在熔化过程中的结构变化情况.     

α-Fe(Si)纳米晶对软磁合金的贡献

本文用置换固溶体结构机制，去分析ＦｅＣｕＮｂＳｉＢ纳米软磁合金中α－Ｆｅ（Ｓｉ）相表面Ｆｅ原子的合成磁矩．并用磁畴理论等物理视角去解释该类合金综合软磁物理性能优异的主原因     

含He纳米钛膜的XRD研究

本文采用直流磁控溅射方法,在He／Ar混合气氛中,通过分别改变He／Ar流量比和沉积偏压制备不同He含量的钛膜。利用XRD(X-ray diffraction)对含He钛膜的微观结构和晶粒尺寸进行了研究。结果表明,在其它实验参数不变的情况下,当He／Ar流量比从1.0增加到25时,钛膜的平均晶粒尺寸从19.02nm减小到8.63nm。随着膜中He含量的增加,衍射峰宽化,晶粒细化,He的掺入有抑制纳米晶粒长大的趋势。而当沉积偏压从24V增加到151V时,其平均晶粒尺寸基本不变。He引入引起了（002）晶面衍射峰向小角度移动,晶格参数c增加,而a不变。     

L-J流体扩散系数的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟的方法,计算了模型流体氩及氩／氪溶液的自扩散系数和互扩散系数．计算结果表明,对不同状态下氩的自扩散系数的计算与实验结果符合较好,误差在10％左右;采用Green-Kubo法和Einstein法计算的扩散系数相等．氩／氪溶液的理想性较好,由径向分布函数计算得到热力学因子Q的数值为1．03。     

Effect of Sr on microstructure and aging behavior of Mg-14Li alloys

The as-cast and as-extruded Mg-14 wt％Li-xSr (x=0.14,0.19,0.39 wt％) alloys were,respectively,prepared through a simple alloying process and hot extrusion.The effects of Sr addition on microstructure and...     

低钛铝合金晶粒细化的凝固计算

基于单个晶粒生长所形成的成分过冷为邻近的形核颗粒提供形核所需成分过冷的假设，提出晶粒细化的相关晶粒尺寸(RGS)判据。0．03％TiB2细化不同含钛量的铝合金的试验数据拟和出的形核过冷度与试验测量结果较一致。分析发现成分过冷区初期其形成的速率正比于抑制生长因子Q，成分过冷参数P可作为柱状晶向等轴晶转变的判据。对于使用强形核颗粒合金的晶粒尺寸可用直接使用抑制生长因子Q来衡量，而弱形核颗粒使用RGS可能更准确一些。     

纳米化处理对锆合金腐蚀性能的影响

讨论了表面纳米化处理对锆合金的抗腐蚀性能的影响。对于具有表面纳米及超细晶组织的锆合金来说,其腐蚀性能的影响因素不仅包括晶粒尺度,还包括合金成分、氧化膜的组织与性质、热处理工艺方法、表面状态、反应堆水化学等。而上述因素中的任何一个因素变化,都会导致材料腐蚀性能改变。因此对于锆合金纳米化后腐蚀性能研究,应从全方位考虑,从而对锆合金的腐蚀性能有一个全方位的认识。     

Atomic-scale segregation behavior of Sn/Ti and O at Σ3[11¯0](111) grain boundary in niobium

First-principle calculation was performed to illustrate the atomic arrangement and segregation behavior of Sn/Ti and O in View the MathML source grain boundary, and the interaction of oxygen interstitials with Sn/Ti atoms on the grain boundary was studied. The analyses on the segregation energies and geometric positions, and the electron densities show that Sn, Ti and O atoms segregate at the Σ3 grain boundary. And the preferred segregation sites of the impurities at View the MathML source were determined. When Sn segregates at grain boundary plane, the O atom prefers to the bulk-like site and shows no segregation tendency at grain boundary, whereas the segregated Ti atom can slightly enhance oxygen segregation at the grain boundary.     

银纳米线熔化过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法和量子修正的Sutton-Chen（QSC）多体势研究了不同尺寸的银纳米线的熔化动力学过程．模拟结果表明;银纳米线的熔点要比银的体材料的熔点低得多,并且与纳米线的直径的倒数成线性关系,当纳米线的直径越大时,其熔点越高,表现出了明显的尺寸效应．银纳米线的熔化过程首先从表面开始,并逐步向内部发展,直至核心区域．当温度高于熔点时,银纳米线逐渐熔化、断裂,最后形成球形团簇．     

稀土元素对铸铁热疲劳性能影响的研究

气缸盖、排气管、钢锭模等构件,常因热疲劳而失效,为此,利用自制的完全约束式热疲劳试验装置,就稀土对铸铁热疲劳性能的影响进行了系统的研究。试验研究的结果表明,在超过某临界范围后,稀土能显着提高铸铁的热疲劳抗力。对轻稀土来说,此临界值为0.04～0.045％,重稀土则为0.045～0.05％。 文中还讨论了稀土与影响热疲劳抗力的铸铁热物理性能、机械性能的关系。     

晶界碳化物对15Cr—25Ni不锈钢拉伸性能的影响

利用单相奥氏体及晶界碳化物＋奥氏体的两种 １５Ｃｒ－２５Ｎｉ不锈钢，研究了晶界碳化物对室温及８６０℃拉伸性能的影响。结果表明，室温下晶界碳化物对屈服强度几乎没有影响，但提高了抗拉强度约１４％，降低材料塑性（断面收缩率）约３８％，在８５０℃，晶界碳化物对抗拉强度没有影响，但提高了村料的塑性，其延伸率反断面收缩率分别提高约７０％和５８％，探讨了晶界碳化物影响拉伸性能的机制，室温下由于碳化物与基体界面结构与晶界结构不同导致与位错的不同交互作用，在高温下则是晶界碳化物阻碍晶界的滑移。     

PP与PA6共混相容性的分子、介观动力学模拟

运用分子动力学(MD)和介观动力学(Meso Dyn)方法,分别从微观和介观层面研究不同PP/PA6(10/90、30/70、50/50、70/30、90/10)共混比的相容性和结构相貌。MD模拟中比较Flory-Huggins参数(χAB)和临界作用参数(χC)以及分子间C-C原子对径向分布函数。结果显示:当PP/PA6混合比为10/90和90/10时相容性较好,其他混合比的相容性很差。为获得介观层次混合体系的相貌结构,运用Meso Dyn方法研究混合物平衡态的等密度图并计算混合物的有序度参数,结果发现:PP/PA6共混比为10/90和90/10时混合物有序度参数略小于0.1;而其他混合比体系的有序度参数都大于0.1,介观模拟得到的结果和微观模拟的结果高度一致,验证了计算机模拟的准确性。     

等通道转角挤压超细化合金组织性能的研究

等通道转角挤压技术是目前制备超细晶粒金属块材的最新研究领域之一.本实验采用了等通道转角挤压技术对3种商业铝合金以A、B、C等3种方式挤压,结果表明:3种挤压方式后的硬度与挤压道次的关系基本一致,即3~4次挤压后硬度趋于饱和;应用的负荷大小对ECAP期间剥落的可能性也被测量,以便改善挤压过程.X-射线衍射分析法显示挤压后这些铝合金出现亚微米级晶粒尺寸.本实验中,经不同方式等通道转角挤压(ECAP)铝合金组织结构变化有较大不同,晶粒得到明显细化.