5d过渡金属原子掺杂氮化铝纳米管电子结构、磁性性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法, 研究了5d过渡金属原子(Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg)取代AlN纳米管(AlNNTs)中的铝原子或氮原子时体系的几何结构、电子结构和磁性性质; 并且以理想AlN纳米管(AlNNTs)、Al缺陷体系(VAl)和N缺陷体系(VN)的结果作为对比. 研究发现: 5d 原子取代Al(Al5d)时体系的局域对称性接近于C3v, 但是取代N(N5d)时体系的局域对称性偏离C3v对称性较大; 当掺杂的5d元素相同时, Al5d的成键能比N5d的成键能大; 当掺杂体系相同时(Al5d或N5d), 其成键能基本上随着5d原子的原子序数的增大而降低; 掺杂体系中出现了明显的杂质能级, 给出了态密度等结果; 不同掺杂情况的磁矩不同, 总磁矩呈现出较强的规律性. 利用C3v对称性和分子轨道理论解释了过渡金属原子取代Al时杂质能级的产生和体系磁性的变化规律.     

偏心起爆战斗部随机破片数值仿真

 利用AUTODYN-3D软件和基于Mott破片分布理论的Stochastic随机破碎模型,对破碎型偏心起爆战斗部的破片形成进行了三维数值模拟,对比分析了3种起爆方式下自然破片的飞散特性以及偏心起爆时不同起爆半径随机破片的飞散特性。结果表明：偏心单点和偏心多点起爆在目标区域产生的破片数比中心点起爆分别提高了37.12%和62.86%,且破片质量小,破片的利用率可以提高4.01%~6.08%;偏心单点和偏心多点起爆的平均速度增益为25.95%和28.37%;对于偏心起爆,随着起爆半径的减小,目标区域的随机破片数减小,轴向速度和径向速度也随之减小。     

FRS-XRSA与SAXS研究硬弹性聚丙烯的结晶度、取向与超结构——Ⅰ.退火时间的影响

硬弹性材料是近二十年发展起来的一种新型的、具有开发前景的高聚物材料,但目前只利用其多孔透气性而作人工肺等。为了开发这种硬弹性,人们对其加工-结构-物性之间的关系仍在进行着不懈的研究。本文利用FRS-XRSA与SAXS研究退火条件对HEPP结晶、取向与超结构的影响。FRS-XRSA是作者为研完择优取向聚合物结晶与取向而提出的一种理论分析。结果指出:当T_(an)取130℃,则获得稳定结构的t_(an)应大于40min。与前人工作不同之点是,HEPP纤维中的片晶不是伸展的,而是扭曲或双重取向的。当退火时间增加,扭曲的片晶逐渐伸展。从SAXS得到的长周期与从WAXD得到的结晶度与晶粒度指出,片晶是由两层晶粒砌成。     

FRS-XRSA表征双轴取向聚对苯二甲酸乙二酯薄膜的取向分布

Ｘ－射线散射理论分析（ＦＲＳ－ＸＲＳＡ）是作者为了研究和表征取向高聚物结晶度与晶粒取向分布（ＯＤＣ）的一种新方案．在表征ＯＤＣ方面应用分峰法（ＣＰＲ）消除了传统极图法（ＰＦＭ）中高重叠峰相互干扰的困难，克服了取向分布函数分析（ＯＤＦＡ）中出现虚织构的困难，并且经一次系统的ＦＲＳ－ＸＲＳ测定，可以得到几乎所有主要（ｈｋｌ）晶面法向的ＯＤＣ．作者应用ＦＲＳ－ＸＲＳＡ对二类双轴取向ＰＥＴ磁带薄膜进行了ＯＤＣ的研究。基于结晶几何学原理（ＣＧＰ），建立了三斜晶系晶粒坐标系与试样坐标系的关系，并用于推演未测定方位角（αｉ，βｉ）（ｈｋｌ）的晶面散射以及未测（ｈ′ｋ′ｌ′）晶面的ＯＤＣ．作者关系建立了双轴取向函数〈ｃｏｓ２φｈｋｌ，ｉ〉，ｉ＝Ｎ、Ｍ、Ｔ的计算公式．按照ＦＲＳ－ＸＲＳＡ获得了反映取向分布的１０个晶面的双轴极图、三个主晶面（１００）、（０１０）、（１０５）的总极图，以及反映平均取向的各种取向函数，如〈ｃｏｓ２φｈｋｌ，ｉ〉、ｆｃｈｋｌ，ｉ等，结果十分令人满意．     

5d过渡金属原子掺杂氮化铝纳米管电子结构、磁性性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法, 研究了5d过渡金属原子(Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg)取代AlN纳米管(AlNNTs)中的铝原子或氮原子时体系的几何结构、电子结构和磁性性质; 并且以理想AlN纳米管(AlNNTs)、Al缺陷体系(VAl)和N缺陷体系(VN)的结果作为对比. 研究发现: 5d 原子取代Al(Al5d)时体系的局域对称性接近于C3v, 但是取代N(N5d)时体系的局域对称性偏离C3v对称性较大; 当掺杂的5d元素相同时, Al5d的成键能比N5d的成键能大; 当掺杂体系相同时(Al5d或N5d), 其成键能基本上随着5d原子的原子序数的增大而降低; 掺杂体系中出现了明显的杂质能级, 给出了态密度等结果; 不同掺杂情况的磁矩不同, 总磁矩呈现出较强的规律性. 利用C3v对称性和分子轨道理论解释了过渡金属原子取代Al时杂质能级的产生和体系磁性的变化规律.     

FRS-XRSA与SAXS研究硬弹性聚丙烯的结晶度、取向与超结构Ⅲ应变与回复

应用全倒易空间Ｘ 射线散射理论分析（ＦＲＳ ＸＲＳＡ）与ＳＡＸＳ研究了ＨＥＰＰ在应变（ε）与回复（Ｒ）过程中结晶、取向与超结构的变化．结果指出，ε可以诱发结晶，但当ε≥３０％后，结晶度（ＸＷＣ）趋于不变：ε可以导致晶粒破碎；ε与Ｒ对取向分布与平均取向基本上无影响，这符合片晶平行分离模型，而非叶簧弯曲模型；发现，在ε≤３０％时，层状片晶的分离为主要过程，而当ε＞３０％后，则分离的片晶会发生断层滑移；ε可以诱发微孔，类似地当ε＞２０％，微孔尺寸亦趋不变．从凝聚态结构阐明了ＨＥＰＰ在ε Ｒ过程中不同阶段的结构变化     

FRS—XRSA与SAXS研究硬弹性聚丙烯的结晶度,取向与超结构：Ⅲ.应变与回复

应用全倒易空间Ｘ－射线散射理论分析（ＦＲＳ－ＸＲＳＡ）与ＳＡＸＳ研究了ＨＥＰＰ在应变（ε）与回复（Ｒ）过程中结晶、取向与超结构的变化。结果指出，ε可以诱发结晶，但当ε≥３０％后，结晶度（ＸＣ＾Ｗ）趋于不变：ε可以导致晶粒破碎；ε与Ｒ对取向分布与平均取向基本上无影响，这符合片晶平行分离模型，而非叶簧弯曲模型；发现，在ε≤３０％时，层状片晶的分离为主要过程，而当ε〉３０％后，则分离的片晶会发生断层滑移     

SAXS对NLO芪唑盐LB薄膜稳定性的研究

具有优良NLO性质的芪唑盐(记为S)已被用于制备LB薄膜,但其成膜性不好,稳定性差;S和花生酸镉(记为A)的混合系虽可改善成膜性,但在此混合膜系中,S相的稳定性仍然不佳。应用SAXS和微机模型拟合(MCMI)研究了上述两类LB薄膜的凝聚态结构,结果指出:在LB薄膜的二维类晶系结构中,S分子中呈哑铃形的芪唑基倾向于作倾斜状的密堆砌,S分子中的丙条脂肪链则倾向于采取全反式燕尾式构象,而且脂肪链只占S分子长的2/3,这就导致了S分子在二维类晶系结构中凝聚力的下降,以及造成LB薄膜层状超分子结构的破坏和崩塌。     

PMMA膨胀环动态拉伸碎裂实验研究

在强动载作用下, 脆性材料的碎裂问题是一个重要的研究课题, 而脆性材料在冲击拉伸载荷下的力学行为的实验研究相对较匮乏. 提出了一种动态拉伸断(碎)裂的液压膨胀环实验技术, 可用于准脆性/脆性材料的动态拉伸. 利用该技术对有机玻璃(PMMA)圆环试件进行了不同膨胀速度下的动态碎裂实验研究. 从回收碎片的断口形貌和碎片内部残余裂纹观察可知试件的破碎由环向拉伸应力造成, 碎片断口处发出的稀疏波会将周围的拉伸应力卸载, 从而抑制其他裂纹的进一步发展. 利用超高速相机记录了试件的膨胀碎裂过程, 利用DISAR激光速度干涉仪获得了试件外表面粒子的径向膨胀速度历史, 通过试件上的应变片获得了试件的应变历史和断裂应变. 实验结果表明: 在拉伸应变率150\mathrm{~}500s^{-1}范围, 材料的动态断裂应变低于准静态加载下的断裂应变, 体现出“动脆”现象; 随着加载应变率的提高, PMMA 材料的碎片尺寸减小; 无量纲化的PMMA圆环的平均碎片尺寸介于韧性碎裂模型和脆性碎裂模型的预测数值之间, 反映出材料的准脆性特性.      

石英玻璃圆环高速膨胀碎裂过程的离散元模拟

采用离散元算法模拟了石英玻璃圆环受到外加动态载荷时的力学行为. 首先基于flat-jointed粘结模型,通过标准的单轴拉压、三点弯曲等数值实验来标定了石英玻璃的微观参数. 在此模型基础上,数值模拟再现了石英玻璃圆环在不同应变率下的膨胀碎裂过程. 为定量分析数值模拟结果,需要准确确定圆环的碎裂发生时刻. 模拟发现:伴随着石英玻璃圆环的断裂,圆环外表面粒子径向膨胀速度的时程曲线会发生突然升高然后下降的跳动;详细分析表明,这种跳动源自周向的脆性断裂诱发的卸载波(周向拉伸应力急剧下降)以及伴随而来的泊松膨胀,这种径向速度跳动现象为实验中检测脆性断裂发生时刻提供了可能. 进一步的数值研究表明:(1)石英玻璃圆环的断裂应变随着应变率的提高而增大,与韧性金属材料的膨胀环实验结果一致;(2)石英玻璃圆环的碎片平均质量随着应变率的增大而减小;(3)数值计算获得的碎片平均尺寸与已有的理论和实验结果比较吻合. 利用液压膨胀环实验装置对石英玻璃圆环进行了验证性实验,回收得到的碎片形貌及碎片个数与数值模拟的结果基本一致.