运用三维离散元技术模拟落锤撞击下奥克托今颗粒的点火燃烧过程

炸药颗粒的点火燃烧过程一直是人们关注的热点问题。近年来，三维离散元技术在中尺度观测颗粒材料的动力学过程中拥有显著优势。炸药燃烧属于颗粒材料的反应动力学，运用三维离散元技术(DM3)可以有效地观测炸药燃烧传播的过程。以奥克托今(HMX)颗粒为例，本文成功模拟并观测到了HMX颗粒的燃烧反应程度，确定了颗粒开始燃烧反应的时间，以及燃烧反应传播的时间。同时，结合落锤冲击颗粒的三维图像以及其表观压强和放热功率，得到了HMX颗粒燃烧反应、燃烧传播的整个反应动力学过程，包括颗粒在冲击加载下碎化塑性变形的过程，颗粒燃烧反应放热的过程，落锤回弹颗粒喷射的过程等。同时，进一步说明了尖顶颗粒更利于颗粒点火，平顶颗粒有抑制颗粒点火的能力。     

四游标分光计的设计与实验教学应用

为丰富基于分光计的大学物理实验课程教学内容,设计并制作了四游标分光计.该分光计以位置可固定的刻度盘的刻度线为基准,其中1对游标用于实现准直管旋转角度的精确测量,另1对游标用于实现望远镜旋转角度的精确测量.以三棱镜折射率的精确测量为例,详细给出了四游标分光计的使用方法及操作步骤,测量得出低压汞灯绿色谱线在ZF1重火石玻璃材质中的折射率n=1.654 4±0.000 7,实验结果与理论值相符.     

染料分子固定基团-CN,-NH2,-OH,-COOH,-SH在ZnO(10-1 0表面吸附

采用基于第一性原理的密度泛函理论系统研究了染料分子中的-CN, -NH2, -OH, -COOH和-SH等5种固定基团在ZnO 表面的吸附, 分析了它们在ZnO 表面上的吸附机制. 结果表明：5种基团在ZnO 表面都发生了化学吸附, 其中-CN、-NH2和-OH发生了非解离吸附, -COOH和-SH则是表面解离吸附. 5种固定基团的吸附能分别是：-0.64 eV, -1.28 eV, -1.03eV, -1.21eV(-1.40 eV)和-1.14 eV. 综上所述, 以-COOH为固定基团的染料分子制备的染料敏化太阳能电池(DSSCs)具有更稳定的性能, 这为ZnO染料敏化太阳能电池的设计和应用提供了理论基础.     

偶氮四唑叠氮基甲脒AFZT高压物性的第一性原理计算

偶氮四唑叠氮基甲脒AFZT的爆轰性能表现优异,在高能炸药领域中具有广阔的应用前景.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了AFZT在0～50 GPa压力下的晶体结构、电子性质以及氢键相互作用,并分析了这些性质在压力下的变化规律.在压力的作用下,AFZT晶体在5 GPa下发生了结构转变并伴随着电子结构中带隙值的突变,其带隙先减小后增大再减小,总态密度的峰值随着压力的增加而减小.结构中叠氮甲脒阳离子上的N8-N9与N9-N10键在压力下表现得最稳定,N-H^…N类型的氢键在所有相互作用中占据主导地位.此外,AFZT结构沿不同晶轴压缩的难易程度与此方向上氢键相互作用分布的疏密有关,并且其氢键主要沿xz平面分布而在y轴上分布极少,这导致了它沿y轴方向最易被压缩.     

Fe-Si合金结构和电子性质的第一性原理计算

本文采用第一性原理计算方法系统研究了Fe-Si合金的几何结构和电子结构。计算结果表明,优化后得到的晶格参数与实验值基本一致,铁硅合金的密度随着铁含量的增加而增加。计算获得了Fe-Si合金的能带结构,结果显示四方FeSi_2、六方Fe_5Si_3、三方Fe_2Si、立方Fe_(11)Si_5、立方Fe_3Si呈现金属性,而FeSi和正交FeSi_2是半导体。最后,通过状态密度图分析了四方FeSi_2和正交FeSi_2的电子结构。     

单次冲击压缩下液态硝基甲烷的拉曼光谱

在单次冲击压缩实验中,运用高敏度瞬态拉曼光谱技术观测了液态硝基甲烷分子的拉曼光谱. 将该拉曼测量技术与二级轻气炮的实验平台结合起来,获得硝基甲烷分子振动模式的高压动态行为. 硝基甲烷被12 GPa压力冲击时的拉曼光谱可清晰探测,其拉曼振动峰仅仅发生了峰位蓝移和峰宽展宽的变化,未显示出化学变化产生的迹象.     

Measurement of transient Raman spectrum on gas-gun loading platform and its application in liquid silane

Combining a low temperature liquidizing system with a transient Raman spectroscopy, a new experimental technique is established for the first time on a two-stage light-gas gun, and it is employed to study shock-compressed fluid silane. With this experimental technique, we first obtain a Raman peak shift relating to the Si–H stretching vibration mode of molecular liquid silane under shock loading conditions. The Raman peak of 2184 cm~(-1) at an initial state of 0 GPa and 85 K moves to 2223.4 cm~(-1) at a shocked state of 10.5 GPa and 950 K, and its full width of half maximum broadens from 33 cm~(-1) to 118 cm~(-1). The shocked temperature, calculated by the thermodynamic equation of state, is well consistent with that estimated by the Doppler broadening function.     

冲击高压下硝基甲烷的拉曼光谱及其结构稳定性

在单次冲击压缩实验中,借助新建的瞬态拉曼光谱技术实现了对液态硝基甲烷冲击拉曼光谱的原位观测,来探究该样品分子在冲击波作用下的结构稳定性。实验发现,在10.6GPa的冲击加载下硝基甲烷的拉曼特征峰仅发生了蓝移和展宽,而在观测波段未发现化学变化产生的迹象。这一结果否定了文献所报道的硝基甲烷在6GPa~8.5GPa的单次冲击压力区间内发生了化学反应的推论,同时也证实了在10.6GPa的冲击压力下硝基甲烷分子在约为516ns的压缩时间内能够保持其结构的稳定。     

铟钇金属间化合物力学性能的第一性原理计算

本文基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对铟钇(In-Y)金属间化合物的力学结构稳定性、弹性性质和热力学性能进行了研究.通过结构优化得到了In_3Y、InY、InY_2三种金属间化合物的晶格常数,发现与实验值比较吻合.弹性常数的计算结果表明In-Y金属间化合物的结构是稳定的,由弹性常数推算出In_3Y、InY、InY_2三种合金的体积模量、杨氏模量、剪切模量、泊松比和各向异性等力学性质,发现InY_2合金的体积模量、杨氏模量、剪切模量要比其它两种的值大,其抗形变能力更强.本文还预测了In-Y金属间化合物的热力学性质,如德拜温度、热导率,通过第一性原理计算得到的In-Y金属间化合物的力学和热力学性质为In-Y合金材料的实际应用和材料设计提供了参考.