Mg-Al合金熔体中固液界面结构的分子动力学研究

本文采用分子动力学研究了Mg-3%Al合金熔体中固液界面结构及界面附近原子的扩散行为.计算结果表明,该二元合金的固液界面为粗糙界面.垂直于界面方向的数密度分布,表现出复杂波动的特征,这种波动一直延伸到液体中.在界面附近的区域,扩散系数的三个不同方向的分量表现出了明显的各向异性,并且这种各向异性一直持续到液相当中.对界面二维结构的分析表明,界面附近液相原子的二维排列呈现出从长程有序逐渐过渡到短程有序的变化.     

Mg-Al合金熔体中固液界面结构的分子动力学研究

本文采用分子动力学研究了Mg-3%Al合金熔体中固液界面结构及界面附近原子的扩散行为.计算结果表明,该二元合金的固液界面为粗糙界面.垂直于界面方向的数密度分布,表现出复杂波动的特征,这种波动一直延伸到液体中.在界面附近的区域,扩散系数的三个不同方向的分量表现出了明显的各向异性,并且这种各向异性一直持续到液相当中.对界面二维结构的分析表明,界面附近液相原子的二维排列呈现出从长程有序逐渐过渡到短程有序的变化.     

Mg-Al合金熔体中固液界面结构的分子动力学研究

本文采用分子动力学研究了Mg-3%Al合金熔体中固液界面结构及界面附近原子的扩散行为.计算结果表明,该二元合金的固液界面为粗糙界面.垂直于界面方向的数密度分布,表现出复杂波动的特征,这种波动一直延伸到液体中.在界面附近的区域,扩散系数的三个不同方向的分量表现出了明显的各向异性,并且这种各向异性一直持续到液相当中.对界面二维结构的分析表明,界面附近液相原子的二维排列呈现出从长程有序逐渐过渡到短程有序的变化.     

异质原子对液体气泡成核影响的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了池沸腾中液体层加入异质原子对气泡成核的影响.分析了异质原子能量参数对液体起始气泡成核时间和温度的影响及其机理.结果表明,当异质原子能量参数小于液氩能量参数时,液体起始气泡成核时间缩短,起始温度降低.当异质原子剂能量参数大于液氩能量参数时,液体起始气泡成核时间增加,起始温度升高.异质原子在壁面上的吸附及在液体中的扩散行为影响固液界面性质,较大能量参数的异质原子扩散系数较小,更多能量参数较大的原子吸附在固体表面上使得壁面势能壁垒增加,导致沸腾时间延迟,液体需要吸收更多的热量克服势能壁垒,进而提高沸腾起始温度.能量参数较小的异质原子扩散系数较大,异质原子更容易分散到液体中,使得壁面附近液体层势能减小,液体层更容易气泡成核行为.     

Ca，Be在镁合金中的阻燃作用

建立了镁合金的晶体,液态及其固/液界面模型.采用递归法计算了Ca,Be在α-Mg、固/液界面、镁液态中的环境敏感镶嵌能,定义并计算了Mg,Ca及Be与氧的原子亲和能.计算结果表明：Ca,Be在镁晶体中的环境敏感镶嵌能较高,不能稳定固溶于晶体中,因此在固体中的溶解度较小.合金凝固时Ca,Be扩散到环境能较低的液体中,向液面聚集.由于Ca,Be与氧的原子亲和能低于镁与氧的亲和能,聚集在液体表面的Ca,Be将优先与氧结合,生成致密的镁与合金元素的混合氧化物,阻止镁合金燃烧. 关键词： 电子结构 阻燃 Mg合金     

超声波振动对水/E-GaIn在不同基板表面润湿的影响

液体在固体表面上的润湿铺展在许多科学和工程领域中有重要意义,但是外界能量诱导润湿的机理尚不清楚。本文研究了在超声振动作用下原子/分子液体的润湿性,并探讨了其铺展驱动力。研究表明,超声振动作用下能显著提高液体在固体表面的润湿性。超声波提高液体的润湿性主要是由两个因素造成的。一方面,超声波在固/液界面处产生动量传递层,对于润湿系统,该层可以驱动液体的润湿铺展,但是对于非润湿系统,当接触角在90°附近时,界面处的动量传递并不是它的驱动力。另一方面,超声振动引起的气液界面粗化(即,在气液界面的表面张力波)也是驱动液体润湿铺展的因素之一。因此,在超声辅助钎焊的应用中,超声振动提高润湿性的主要原因可能是上述提到的物理因素,而不是固液界面的化学反应.     

镁合金稀土阻燃机理电子理论研究

通过计算机软件建立镁合金的晶体,液态及其固/液界面模型.采用递归法计算了稀土元素在α-Mg、固/液界面、镁液态等原子环境中的环境敏感镶嵌能,定义并计算了Mg,La及Y与氧的原子亲和能.计算结果表明：La,Y在镁晶体中的环境敏感镶嵌能较高,不能稳定固溶于晶体中,因此在固体中的溶解度较小.合金凝固时稀土元素扩散到环境能较低的液体中,向液面聚集.由于稀土与氧的原子亲和能低于镁与氧的亲和能(镁、稀土与氧的亲和能分别为Mg-O：-14.9338 eV,La-O：-19.0608 eV,Y-O：-19.5050 eV 关键词： 电子结构 阻燃 Mg合金     

含偶氮两亲分子自组装单层膜的扫描力显微镜和共聚焦拉曼光谱研究

两亲性分子在液 /固界面组装成二维有序的结构是目前超分子科学研究的热点。含有偶氮苯单链季铵盐化合物 4-[(4’ -十二烷氧基 )偶氮苯氧基 ]己基三乙基溴化铵 (简写为C12 AzoC6 N+)在水溶液中能聚集成胶束 ,当它自组织到新鲜的云母片上时 ,则形成二维有序的纳米尺寸的树枝状条带结构。为了进一步系统的研究该自组织树枝状条带结构单层膜的性质 ,本文利用扫描力显微镜 (SFM)研究了该化合物在大于其临界胶束浓度时在新鲜的云母片上自组织成树枝状条带结构的行为 ,并通过共聚焦拉曼光谱对该自组织树枝状条带结构单层膜进行了测试 ,指认了固体和自组织单层膜的拉曼位移。通过比较 ,我们进一步确认了在云母片上的自组织的二维有序的纳米尺寸树枝状条带单层膜的结构。这将为这种二维有序的纳米尺寸树枝状条带结构将来的应用奠定基础。     

镁合金稀土阻燃机理电子理论研究

通过计算机软件建立镁合金的晶体，液态及其固/液界面模型.采用递归法计算了稀土元素在α-Mg、固/液界面、镁液态等原子环境中的环境敏感镶嵌能，定义并计算了Mg，La及Y与氧的原子亲和能.计算结果表明：La，Y在镁晶体中的环境敏感镶嵌能较高，不能稳定固溶于晶体中，因此在固体中的溶解度较小.合金凝固时稀土元素扩散到环境能较低的液体中，向液面聚集.由于稀土与氧的原子亲和能低于镁与氧的亲和能(镁、稀土与氧的亲和能分别为Mg-O：-14.9338 eV，La-O：-19.0608 eV，Y-O：-19.5050 eV     

尺寸效应对微通道内固液界面温度边界的影响

采用非平衡分子动力学方法模拟不同浸润性微通道内液体的传热过程,分析了尺寸效应对固液界面热阻及温度阶跃的影响.研究结果表明,界面热阻随微通道尺寸的变化可分为两个阶段,即小尺寸微通道的单调递增阶段和大尺寸微通道的恒定值阶段.随着微通道尺寸的增加,近壁区液体原子受对侧固体原子的约束程度降低,微通道中央的液体原子自由移动,固液原子振动态密度近似不变,使得尺寸效应的影响忽略不计.上述两种阶段的微通道尺寸过渡阈值受固液作用强度与壁面温度的共同作用:减弱壁面浸润性,过渡阈值向大尺寸区域迁移;相较于低温壁面,高温壁面处的过渡阈值更大.增加微通道尺寸,固液界面温度阶跃呈单调递减趋势,致使壁面温度边界和宏观尺度下逐渐符合.探讨尺寸效应有助于深刻理解固液界面能量输运及传递机制.     

长链烷烃和醇在石墨表面吸附的扫描隧道显微镜研究

用扫描隧道显微镜（STM）研究了室温下十八醇（1-C18H37OH）和十四烷（C14H30）在石墨表面的吸附行为.十八醇在石墨表面自组装形成条状结构.实验发现了十八醇分子在石墨表面的两种不同的密排方式，它们形成并列的不同宽度的条状结构.还发现，由于溶剂（正十四烷C14H30）的完全蒸发，留下的十八醇分子在石墨表面吸附的自组装结构与固液界面中十八醇分子在石墨表面的吸附形成的结构在分子方向、表面分子晶体的晶格常数及条状结构宽度等方面有很大的不同.此外，实验中也发现溶剂十四烷在某种情况下也能在石墨表面吸附形成可供STM观察的有较长时间稳定性的条状周期结构.实验观察到的十四烷在石墨表面形成的晶体结构与固液界面中观察到的有序结构的晶体结构常数和分子排列方向也是不同的.根据STM图像，提出了十八醇和十四烷在石墨表面吸附的结构模型. 关键词： 十四烷 十八醇 石墨 扫描隧道显微镜     

Theory for the upper critical field in superconducting multilayers with interface irregularities

The upper critical field in superconducting multilayers, which are composed of two kinds of superconducting layers with different diffusion constants and contain interface irregularities, investigated in the direction parallel to the layers. The interface irregularities enhance the upper critical field. The crossover temperature at which the superconducting nucleation position moves from one layer to another is increased as the effect of the irregularities becomes strong. As a result, the two-dimensional region where the nucleation position of the superconducting order is inside a layer with the larger diffusion constant is greatly reduced by the irregularities.     

铜-铝扩散焊及拉伸的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了铜-铝扩散焊过程，分析了理想平面铜-铝试件(001)晶面间扩散焊的过渡层厚度，并利用径向分布、键对分析方法分析了在不同的降温速率下过渡层的结构变化.降温速率大时，过渡层保持原有无序结构，降温速率小时，过渡层从无序结构向面心立方结构转变.还对扩散焊后的铜-铝试件进行了拉伸模拟，并与尺寸大小相近的单晶铜和单晶铝的拉伸模拟结果进行比较.结果发现焊接后的强度比单晶铝和单晶铜的强度都要小，最大应变值也小.     

The behaviour of liquid alkanes near interfaces

Simulations of thick films of liquid alkanes supported on a wax-like substrate were carried out at a number of temperatures in order to investigate the structure and dynamics of molecules near the solid-liquid and the liquid-vapour interfaces. Films of butane, octane and a mixture were investigated. Near the solid surface the liquids were found to be structured and molecular diffusion slowed. However, there was no evidence of a frozen layer at this interface even near the bulk freezing temperature. The mixed liquid showed considerable segregation at both interfaces with preferential absorption of butane at the liquid-vapour interface and octane at the liquid-solid interface.     

热扩散效应在热声分离中的作用机理

在充满二元混合气体的声波谐振管中,振荡的气体会在径向上建立振荡的温度梯度,径向的温度梯度会引起两种组分的分子沿着不同方向进行扩散,在这种热扩散效应和热声效应的共同作用下,声波能够把混合气体中的两种组分分别带向谐振腔的速度节点和压力节点,使得混合气体在声波传播方向上逐渐分离。为了研究热声分离过程的机理,本文对一个半波长的声波谐振管进行了二维的建模,并基于可压缩的SIMPLE算法,通过求解He-Ar混合气体的速度场、温度场和一种组分的浓度场,对谐振腔内的传热传质过程进行了详细的数值模拟研究。数值模拟结果与文献的理论计算值进行了比较,结果符合良好。随后,通过研究一个周期内径向上的温度、速度和Ar的摩尔分数分布,揭示了径向上的热扩散过程,以及中间气体与边界层内气体之间的热质交换过程,完整地解释了热声分离过程的发生机理。     

On the kinetics of the first order phase transitions

An attempt is made to analyse the kinetics of the first order structural phase transitions on the basis of the Landau-Ginzburg equation. Two simple solutions are proposed: One in the form of one-dimensional solitary wave which can be considered as a planar interface separating two phases and travelling along direction normal to the interface. Any direction of propagation is possible. The other solution has a form of a onedimensional kink-antikink couple which under supercooling conditions reveals properties of a critical nucleus. A short discussion of the free energy density form for one- and multidimensional order parameters, and of the symmetry of the quadratic gradient term is included.     

界面能各向异性对定向凝固枝晶生长的影响

采用元胞自动机 (cellular automaton, CA) 模型研究了界面能各向异性对二维定向凝固枝晶生长的影响. 模拟结果显示当晶体的择优生长方向与热流方向一致时, 随着界面能各向异性强度的增大, 凝固组织形态由弱界面能各向异性时的海藻晶转变为强界面能各向异性时的树枝晶. 同时, 界面能各向异性强度会影响稳态枝晶尖端状态的选择, 界面能各向异性越强, 定向凝固稳态枝晶尖端半径越小, 尖端界面前沿的液相浓度和过冷度越小. 稳态枝晶生长的尖端状态选择参数与界面能各向异性强度也存在标度律的指数关系, 而枝晶一次间距则受界面能各向异性强度影响较弱. 当晶体的择优生长方向与热流方向呈-40°夹角时随着界面能各向异性强度的增大, 凝固组织形态由海藻晶逐渐转变为退化枝晶, 后又逐渐转变为倾斜枝晶. 关键词： 元胞自动机 枝晶 界面能各向异性     

掺钕钇铝石榴石单晶的位错研究

在采用引上法工艺生长掺钕钇铝石榴石(YAG:Nd)单晶时,为了要得到结构完善的激光晶体,必须设法降低晶体中的位错密度。通过一系列工作,认为在晶体生长过程中,位错走向与固液界面保持垂直的关系。在由凸的固液界面形成小晶面的晶体中,位错密度低的原因是因为凸的固液界面可使晶体中心部分的位错散失在边稜以外。因此,采用合适的工艺条件:即在生长过程中有意识地改变固液界面形状,可使晶体达到既能消除小晶面,又降低位错密度的目的。     

Molecular self-assembly on an insulating surface: interplay between substrate templating and intermolecular interactions

We report on molecular self-assembly of biphenyl-4,4'-dicarboxylic acid (BPDCA) on [Formula: see text]?under ultra-high vacuum conditions. Two-dimensional, ordered islands are obtained upon deposition at room temperature, coexisting with a streaky structure that is ascribed to individual, mobile molecules forming a two-dimensional gas-like phase. High-resolution non-contact atomic force microscopy (NC-AFM) images of the molecular islands reveal an ordered inner structure that is dominated by rows of molecules aligned side by side running along the [Formula: see text]?crystallographic direction. A detailed analysis of these rows exhibits inter-row distances that are multiples of the calcite unit cell dimension along the [Formula: see text]?direction, clearly demonstrating the templating effect of the substrate. Our results indicate that an excellent size match of the molecular structure with respect to the underlying substrate results in an increased binding of the BPDCA molecules to the surface. In between the rows, a different molecular structure is coexisting with the molecules aligning head to tail. This structure is explained by intermolecular hydrogen bond formation very similar to the BPDCA bulk structure. The coexistence of the bulk-like structure with the row structure suggests a close balance of intermolecular and molecule-surface interactions to be responsible for the observed structure formation.