CH4水合物在SDS和CTAB溶液中的生成特性研究

为探究不同促进剂在甲烷水合物生成过程的微观作用机理,选取动力学促进剂十二烷基硫酸钠(SDS)和热力学促进剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为添加剂,采用分子动力学方法研究其对甲烷水合物生成速率的影响.通过分析势能变化、均方位移、径向分布函数、分子簇生长速率,发现质量分数为0.9%SDS、1.2%SDS、1.2%CTAB、1.6%CTAB的溶液均可促进水合物生成.质量分数为1.2%的SDS溶液水合物生长速率最快,且SDS促进效果优于CTAB.通过分析甲烷分子密度分布云图,发现呈阴性的SDS分子头部基团吸附了大量甲烷分子,水分子受挤压向中间聚集;CTAB含氮的头部基团朝向均相溶液,包含在不稳定的水合物笼中,形成半笼型水合物.相比之下,CTAB溶液中水合物含气率更高.     

天然气水合物相变测试用光纤传感器

介绍了一种用于海洋天然气水合物状态变化模拟实验中天然气水合物相变测试的光透射比光纤传感器.利用该传感器探测水合物状态变化过程中光透射比的变化，来测定水合物的相态变化.为了提高光纤传感器的测量准确度减小测量误差，在所研制的光纤传感器中采用了双光路结构，在测量透射光强的同时，测量参考光强以补偿光源光强的波动.另外，在光电转换电路中采用双探测器结构来消除光电探测器暗电流的影响.     

铁冲击相变的分子动力学研究

用分子动力学方法模拟了单晶铁(Fe)在一定初始温度下冲击相变(α相→ε相)的微观过程，结果显示温度会导致冲击相变压力阈值降低.基于此微观过程，对加卸载波系的传播规律进行了相应计算和分析，结果表明在卸载过程中逆相变波(ε相→α相)相对于波前以当地纵波声速传播，而相对波后以亚声速传播，这可由卸载压力-密度曲线给出相应解释；计算了不同初态的卸载压力-密度状态曲线，并给出了逆相变带的分布，其分布规律显示了卸载过程逆相变的滞后现象. 关键词： 分子动力学 多体势 冲击波 相变     

四丁基溴化铵水合物浆在蓄冷空调中的应用前景

TBAB水合物浆作为适用于空调工况的新型两相潜热输送载冷剂,可以大幅度降低冷量输送的功耗。通过添加成核剂的方法来降低所需的过冷度,制备方法简单节能,而且蓄冷特性出色,相变蓄冷温度与溶液的浓度密切相关,可通过调节溶液的浓度,获得与空调冷冻水一致的相变温度。根据非牛顿流体的特点,综述了国内外关于TBAB水合物浆流变方程的选择,列出了表观粘度及传热系数的计算方法,并指出TBAB水合物浆应用于蓄冷空调中的优点。     

水合物藏降压开采实验及数值模拟

建立了降压法开采水合物藏数学模型,考虑了气-水-水合物-冰相多相渗流、水合物相变及分解动力学过程、冰-水相变、热传导、对流过程、渗透率变化等对于水合物分解的影响。三维水合物藏模拟表明:在开采前期阶段,可采用降压法,但随着储层能量消耗,产气速度下降很快,需转变开采方式。分析了一些主要参数,如孔隙度、渗透率、饱和度、压力等对水合物开采的影响。     

磁阱中超冷玻色气体临界行为的观测

超冷玻色气体为研究量子临界现象提供了一个非常干净的实验系统. 弱相互作用下的三维玻色气体的临界行为与⁴He发生超流相变时的临界行为类似, 都属于三维XY型普适类. 从正常流体到超流的量子相变过程中, 系统会经历一个从无序相到长程有序相的转变; 而在相变点附近, 系统参量会表现出一些奇点的特征. 本文从实验上观测到了静磁阱中超冷⁸⁷Rb玻色气体在凝聚体相变温度T_c附近的临界行为. 原子气体从静磁阱中释放, 经过30 ms的自由飞行后, 通过吸收成像得到原子气体的动量分布; 然后从中扣除热原子气体的动量分布, 提取出空间上处于临界区域内的原子气体动量分布, 并对不同温度下的动量分布半高宽进行统计. 统计结果显示: 在非常接近相变温度T_c时, 动量分布的半高宽突然减小, 表现出十分明显的奇点行为.     

四丁基溴化铵水合物浆体导热系数测量研究

四丁基溴化铵(TBAB)水合物浆体在常压下的相变温度介于0-12℃之间,作为蓄冷材料使用时由于相变过程的存在使得其蓄冷能力较高,而且在管道中具有良好的流动特性,因而是一种理想的蓄冷和冷量输送材料。对比分析了传统导热系数计算公式和基于一维非稳态导热模型导出的导热系数计算公式的区别。利用热线装置分别测量了TBAB溶液和水合物浆体的导热系数。实验得出5-30 wt%TBAB溶液的导热系数在0.4-0.6 W.m-1.K-1之间,并随浓度的增加而减小;10-40vol%的水合物浆体的导热系数在0.5-0.6 W.m-1.K-1之间,并随体积分数的增加而增大;相同体积浓度时A型水合物浆体的导热系数大于B型水合物浆体的导热系数。     

Ni4Ti3沉淀相对NiTi形状记忆合金相变行为的影响

采用第二近邻修正型嵌入原子势的分子动力学方法，建立了共格沉淀相与半共格沉淀相块状/柱状模型，模拟了温度诱发相变和应力诱发相变，分析了Ni₄Ti₃沉淀相对Ni Ti形状记忆合金相变行为的影响．结果表明，Ni₄Ti₃沉淀相本征应变诱发的弹性应力场对相变中马氏体变体类型、形核位置、分布等有重要影响.在温度诱发相变时，共格沉淀相促进部分马氏体变体的形核生长，能显著提高Ni Ti超弹性形状记忆合金的马氏体相变开始温度;在应力诱发相变时，Ni₄Ti₃沉淀相使马氏体早于无沉淀相区域形核，导致了相变应力降低、抑制了马氏体解孪，减小了应力-应变曲线的滞回环.     

封面故事

在磁性马氏体结构相变研究中,元素替代是对材料相变温度调控的一个有效方法.替代过程中不同原子配置下的化学键合作用势必影响体系的相稳定性.因此,研究体系化学键强度的变化成为理解相变温度变化的有效途径.电子定域函数(ELF)可以反映不同原子成键时的电子对分布情况,而成为直观而定量地描述各类化学键成键状态及变化的有力     

MA水合物相变过程的太赫兹光谱表征研究

水合物是药物的一种重要存在形式,30%以上的药物都是水合物,其中对于水合物与无水物之间的转化过程,是研究药物稳定性的重要环节。太赫兹光谱对水合物的分子结构和分子间的弱相互作用很敏感,表现在太赫兹波段会有特征吸收峰的产生与变化。通过解析随温度变化的水合物分子在太赫兹波段的时域与频域信息,可以了解分子的结构变化与光谱参数变化。我们以MA水合物为研究对象,利用太赫兹时域光谱技术表征水合物随温度变化发生的相变过程以及其分子结构的变化情况。随着温度的升高,MA水合物在太赫兹波段的多个振动峰的吸收强度发生变化,这个光谱表征的变化体现了升温过程中水合物失水的相变过程以及相应水合物分子的结构也发生了变化。本文的研究方法对太赫兹光谱用于制药行业的质量监控具有一定指导作用,对有效控制药物在生产过程中始终保持理想水合物或者无水物状态具有重要意义。