轴向拉伸下氮化钛纳米杆变形机制及力学性能的分子动力学研究

本文使用分子动力学软件包lammps并采用第二近邻改进型嵌入原子法(2NN MEAM)模拟了单晶氮化钛纳米杆的轴向拉伸破坏过程,分析了分别沿[100]、[111]晶向的不同截面尺寸、不同拉伸应变率、不同温度下的氮化钛纳米杆的力学性能,详细描述了氮化钛纳米杆拉伸变形过程。研究发现, 拉伸晶向、截面尺寸、拉伸应变率及温度均会对TiN纳米杆的拉伸变形过程及屈服强度、弹性模量等力学性能产生不同程度的影响。 沿[100]晶向的拉伸,截面尺寸越大,屈服强度越低;而沿[111]晶向,截面尺寸越大,屈服强度越大。应变率越大,屈服强度及屈服应变越大,但对于弹性模量几乎无影响。温度越高,材料的屈服强度、屈服应变及弹性模量越小,断裂应变越大。不同拉伸条件下的氮化钛纳米杆的拉伸过程均包括弹性变形、塑性变形与断裂阶段。[100]晶向的弹性模量都要高于[111]晶向。     

基于第一原理拟合Ti,Si,N原子间作用势

为了实现对Ti-Si-N纳米薄膜的原子尺度仿真,本文根据第一原理计算结果,采用Morse势对Ti,Si,N之间作用势进行拟合,并利用TiN二维拉伸模型进行验证。拟合结果表明,采用简单作用势拟合第一原理结果,此方法简单有效,为将来对Ti-Si-N纳米复合材料的仿真奠定了基础。     

VC的力学性能及电子结构的第一原理研究

为了解VC的本征特性,本文采用第一原理计算的方法对VC晶体的力学性能和电子结构进行了研究。本文利用三种特殊应变计算了VC的弹性常数,推导出其力学常量及断裂强度;并根据电荷密度图、能带图和态密度图对VC的基本键合情况进行了研究。本研究表明VC具有高的弹性模量,延展性与TiC类似,刚度及断裂强度也较高;VC中的化学键可以归为共价键为主,兼有金属性、离子性的混合键。     

荧光纳米材料YPO4∶Sm3+@YPO4@聚乙二醇的构筑及其荧光性能

为了改善稀土磷酸盐的疏水性和荧光性能,利用水热和微波的方法构筑了双层荧光纳米材料YPO₄∶Sm³⁺@YPO₄@PEG (PEG为聚乙二醇)。首先通过调控YPO₄∶Sm³⁺与YPO₄的物质的量之比制备不同壳厚的核壳结构纳米发光材料YPO₄∶Sm³⁺@YPO₄,优选能够增强主体荧光性能的最佳物质的量之比。然后选用PEG进行包覆,得到YPO₄∶Sm³⁺@YPO₄@PEG。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和荧光光谱对产物的结构、形貌和荧光性能进行了表征。结果表明：包覆前后的纳米荧光粉都具有单一的四方晶系(YPO₄)结构,呈纳米球型,半径60~100 nm,包覆层的厚度10~20 nm。双层核壳结构的YPO₄∶Sm³⁺@YPO₄@PEG的荧光强度比纳米荧光粉YPO₄∶Sm³⁺增强了6倍多。可见该双层荧光纳米材料不仅具有亲水性和生物相容性,也增强了YPO₄∶Sm³⁺的荧光强度。     

超过饱和固溶W-B合金力学性质的第一性原理研究

针对小原子元素在金属合金中可同时提高硬度和韧性的现象,本文采用基于第一性原理方法,研究了W-B合金的超过饱和固溶结构和力学性能.计算结果表明：无论是几何结构的晶格畸变,还是热力学上的结合能,B原子以置换形式固溶于W晶体中均优于其他固溶形式,这主要是由于置换B原子与周围W原子形成以共价型为主兼有离子型的键合作用.在合金中添加B元素虽然降低了合金材料的弹性模量,杨氏模量由414.34 GPa降低至338.36 GPa,但却显著增加了材料的韧性,B/G值由1.97提高到2.30(纯W晶体相较于B含量6.25 at.%时).并且合金的各向异性显著地减弱.另外,合金中B元素的添加,还使得材料理想剪切强度和最大应变值也得到了增加,分别由原来的19.981 GPa和0.187增加至21.814 GPa和0.209.这说明B元素在W合金中的超过饱和固溶不仅增加了合金的强度,还提高了合金的韧性.     

一维纳米材料SmPO4·0.5H2O的制备及光学性质

以氧化钐和H₃PO₄为原材料,在无模板剂的情况下,用水热法通过调控pH、时间和温度制备了SmPO₄·0.5H₂O一维纳米材料,并提出其可能形成机理。用X射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM,HRTEM和SAED）、红外光谱（IR）和能谱（EDS）对产物的物相结构、微观形貌和组成进行了表征。用紫外-可见吸收光谱研究了产物的光学性质。研究结果表明,实验所制备的产物全部是六方晶系结构,形貌都为一维纳米线。反应体系的pH值、温度和时间的改变对纳米线的长径比有影响,但对其相结构基本都没有影响。分析得到最佳水热制备条件为pH=5、温度和时间分别为130℃和8 h,产物的结晶性、分散性和均匀性都达到最好。光学性质研究表明,该类产物在300~350 nm的紫外区域有吸收宽峰,是属于基质O^2-→P⁵⁺、Sm³⁺的电荷迁移。在350~450 nm处的可见光区域内也有一组吸收峰,是属于Sm³⁺的4f内层电子间的f-f跃迁吸收。依据该类吸收峰,得到禁带宽度在4.67~5.50 eV之间。pH值和温度对产物光学性能均有影响。     

基于第一原理计算拟合Ti,Si,N原子间作用势

为了实现时Ti-Si-N纳米薄膜的原子尺度仿真,本文根据第一原理计算结果,采用Morse势对Ti,Si,N之间作用势进行拟合,并利用TiN二维拉伸模型进行验证.拟合结果表明,采用简单作用势拟合第一原理结果,此方法简单有效,为将来对Ti-Si-N纳米复合材料的仿真奠定了基础.     

氟、硅掺杂对CeO2(001)表面结构及还原性能影响的第一性原理研究

使用DFT+U的方法研究了F,Si掺杂CeO₂(001)表面的结构和电子结构，分析了F,Si掺杂对CeO₂(001)表面还原性能的影响。结果表明：F,Si掺杂的CeO_1.963(001)体系中表层氧空位形成能均小于次表层氧空位形成能。CeO_1.963F_0.037(001)面的氧空位形成能比CeO_1.963(001)面的要大，而Ce_0.926Si_0.074O_1.963(001)面的氧空位形成能比CeO_1.963(001)面的要小。Si掺杂的CeO₂(001)面局部晶格发生畸变，结构变得不稳定。CeO₂(001)面的Ce 4f电子态部分占据费米能级，禁带宽度变为零，并且上下自旋电子态不对称；CeO_1.926F_0.037-sur面的Ce 4f电子态和O 2p电子态分布变得局域，费米能级处产...