分子模拟实验课程建设的探索与实践

We put forward the idea of building a molecular simulation experiment course. After two-year teaching practice, we write the experiment textbook which not only covers the classic experimental projects, but also includes the frontier hot issues, and open exploration experiment. This article summarizes the teaching requirements, basic content, assessment methods, the initial achievements made so far and the prospects for the future.     

基于真实情境的高中化学作业设计——化学中常用的实验方法

依据课程标准,围绕核心素养,通过实例阐述了“双新”背景下基于真实情境的高中化学作业的设计。从生活-生产、学术研究、化学实验、化学史实、教材和跨学科等6个方面挖掘真实情境,精心组织问题,进行作业设计,突出作业对落实核心素养的功能价值。     

石墨消解-ICP-MS法同时测定铜精矿中4种有害元素

为弥补标准检测方法的不足,建立了石墨消解-ICP-MS法同时检测铜精矿中Pb、Cd、As 和Hg等4种有害元素。确定了样品前处理和仪器分析条件。用铜精矿标准样品和参考样品分别进行7次重复实验,Pb、Cd和As的检测结果均在标准值范围内,Hg的检测结果与参考值基本一致。7次重复检测结果的变异系数符合GB/T 27417-2017《合格评定 化学分析方法确认和验证指南》要求。选择5种不同物相铜精矿作为待测样品,通过与标准方法比对,两种方法检测结果的绝对差符合标准方法的再现性要求,说明本方法适用于不同种类的铜精矿。本方法操作简单,可同时测定多种有害元素,实用性强。     

Al2O3/PDMS复合材料热传导的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了Al₂O₃/聚甲基二硅氧烷(PDMS)复合材料在300 K时的传热行为, 通过分析热传导、温度梯度以及导热增强等理论数据, 讨论了不同半径以及不同浓度的Al₂O₃填料粒子对PDMS传热的影响. 结果表明随着体积分数的增大, Al₂O₃/PDMS复合材料的热传导先减小后增加. 并且当Al₂O₃填充粒子的半径为5 nm时, Al₂O₃/PDMS复合材料的热传导达到最大值. 通过考察传热过程中的Al₂O₃填料和Al₂O₃/PDMS复合材料的温度和结构变化, 添加有小半径Al₂O₃填料的Al₂O₃/PDMS复合材料在传热的过程中主要以声子的形式进行传热, 此时决定热导率的主要因素有热容c、声子的平均速度v和声子的平均自由程l. 同时, 当体积分数为15%时, 传导链形成, 热量可以顺利通过Al₂O₃填料形成的传导链传播, 有助于热传导的增加.     

分散方式对PEMFC微孔层油墨流变特性与微结构的影响研究

制备高性能的微孔层对于提升质子交换膜燃料电池性能至关重要,其中微孔层油墨的制备是微孔层制备中的核心环节,油墨的分散方式和分散时长均会影响微孔层的性能。在本文中,研究了在两种不同的分散方式及三种不同分散时长下：超声分散(15 min,30 min,45 min)和球磨分散(1 h,2 h,3 h),对微孔层性能的影响,并对微孔层油墨进行了流变性研究、粒径分布和形貌表征以及BET测试。研究结果表明：球磨分散与超声分散制备的微孔层油墨呈现不同的流变性,前者黏度20 m Pa·s明显高于后者2 mPa·s,粒径分布也因分散方式不同呈现明显差异。球磨分散方式制备的微孔层表面出现明显的团聚絮状物,增加了表面粗糙度,同时该制备方式下的微孔层比表面积为9.2922 m²·g^-1。同样制备时长也会对微孔层性能产生影响,研究发现球磨分散2 h制备的微孔层展示了更高的优越性。     

断裂力学中Westergaard应力函数小议

一些受载的平面裂纹体可以简化为对称或反对称载荷下,含单个或多个周期性分布穿透裂纹的无穷大板。由于"无穷远"处边界条件的简化,采用Westergaard应力函数求解此类问题的裂尖附近应力场、位移场和应力强度因子十分简便。然而,正是由于这一"无穷 ...     

半实物仿真中试验总控软件的设计与实现

试验总控软件是应用于半实物仿真中对参试系统进行管理和控制的一种软件,它可以对半实物仿真中的参试系统进行配置,实现对整个试验仿真的管理和监控。解析各参试系统的数据交互协议是试验总控软件对参试系统进行监控和管理的关键功能。通常试验总控软件解析功能代码完全按照各参试系统数据交互协议开发,这样一旦数据交互协议发生更改,解析功能代码需要根据新协议重新开发导致软件重复开发,影响软件开发效率和通用性。为了解决这个问题,文中提出一种试验总控软件设计框架并采用动态解析数据帧技术将解析代码与数据交互协议隔离,不仅提高软件通用性,同时缩短半实物仿真开发周期,减少人力财力开支。     

基于改进型结构分解的极紫外光刻掩模衍射谱快速仿真方法

对极紫外光刻掩模的吸收层和多层膜分别建模,将二者组合以实现对具有复杂图形分布的掩模衍射谱的快速精确仿真。对存在图形偏移的吸收层,采用扩展的边界脉冲修正法进行仿真。对无缺陷及含缺陷的多层膜,分别采用等效膜层法和基于单平面近似的方法进行仿真。采用等效膜层法修正单平面近似法中的平面镜反射系数,提高了大角度(大于10°)入射下的含缺陷多层膜的仿真精度。采用张量积、矢量化并发计算提高了仿真速度。对无缺陷掩模的图形关键尺寸仿真表明,改进方法与严格仿真的误差在0.4nm以内,仿真精度与速度均优于所对比的域分解方法。对含缺陷掩模,改进方法可准确仿真图形关键尺寸随吸收层偏移的变化,与严格仿真相比,对周期为240nm的掩模,在0.6nm仿真误差下,仿真速度提升了150倍。     

石墨烯氧化过程中的热分析-质谱以及脉冲热分析方法研究

本文由氧化石墨烯通过水热法制备直接获得石墨烯。采用热重-差热分析方法检测了石墨烯受热过程中的质量变化和氧化温度。利用热分析-质谱联用技术在400-650 ℃温度区间得到了水和二氧化碳正离子质谱峰,这说明石墨烯氧化过程中的质量损失是由羟基水和二氧化碳脱除造成的。同时,还采用非等温热分析动力学方法,利用5、10、15 ℃·min^-1三种不同升温速率获得了石墨烯材料在空气气氛下的热分析动力学参数。通过Kissinger方法计算出石墨烯氧化过程中的活化能（E_a）和指前因子的对数（lg（A/s^-1））分别为155.11 kJ·mol^-1和6.90。利用Ozawa-Flynn-Wall （FWO）方法还建立了活化能和指前因子与反应转化率之间的关系。基于以上研究结果,本工作将对石墨烯在热界面、导热和先进复合材料等领域的应用提供参考价值。     

生长条件对AlGaN/GaN HEMT势垒层表面形貌及二维电子气迁移率的影响

使用金属有机化学气相沉积法生长了AlGN/GaN高电子迁移率晶体管.研究了生长压力和载气组分对AlGaN势垒层及AlGaN高电子迁移率晶体管二维电子气迁移率的影响.原子力显微镜(AFM)光谱和SEM-EDS用于表征外延层的质量.结果表明随着反应室压力从50torr提高到200torr,AlGaN势垒层的表面形貌先变好,随后开始变差.在反应室压力100torr情况下得到最好的表面形貌.同时发现在生长AlGaN势垒层时,同时适当的氢气会提高AlGaN层的质量.在反应室压力100torr、氢气组分59;时得到AlGaNHEMT的最大二维电子气迁移率为1545 cm2/V·s.