Orientation dependence of structural transition in fcc Al driven under uniaxial compression by atomistic simulations

By molecular dynamics simulations employing an embedded atom method potential,we have investigated structural transformations in single crystal Al caused by uniaxial strain loading along the [001],[011] and [111] directions. We find that the structural transition is strongly dependent on the crystal orientations. The entire structure phase transition only occurs when loading along the [001] direction,and the increased amplitude of temperature for [001] loading is evidently lower than that for other orientations. The morphology evolutions of the structural transition for [011] and [111] loadings are analysed in detail. The results indicate that only 20% of atoms transit to the hcp phase for [011] and [111] loadings,and the appearance of the hcp phase is due to the partial dislocation moving forward on {111} fcc family. For [011] loading,the hcp phase grows to form laminar morphology in four planes,which belong to the {111} fcc family; while for [111] loading,the hcp phase grows into a laminar structure in three planes,which belong to the {111} fcc family except for the (111) plane. In addition,the phase transition is evaluated by using the radial distribution functions.     

稳态强磁场实验装置及其科学研究

稳态强磁场实验装置(Steady High Magnetic Field Facility,SHMFF)是我国自主研制的国内唯一能提供稳态强磁场实验条件的国家重大科技基础设施,已于2017年9月竣工,完成国家验收。SHMFF的磁体技术和装置综合性能达到国际领先水平,为我国材料、物理、化学、生命科学等多学科的前沿研究提供了一流水平的强磁场极端实验条件。来自国内外的众多科学家们正在利用SHMFF开展多学科研究,已经取得一大批重要的科学研究成果,不断地推动多学科基础科学前沿的发展。     

非对称双原子分子在输运扩散中的取向效应

本文建立了同时具有化学势梯度和温度梯度的非平衡系统,研究非对称双原子分子的输运扩散行为.研究发现,双原子分子在非平衡输运中具有取向效应.浓度梯度与温度梯度使双原子分子在输运中产生的大小原子取向的方向刚好相反,沿着梯度的正方向,前者使小原子在前,后者使大原子在前.通过最小熵产生原理,解释了取向的物理机制.研究结果对于深刻理解非平衡条件下物质的输运与其形态的关系具有理论意义.     

考虑隔热层的高岩温隧道温度场和应力场分布规律研究

高岩温热害问题是深埋隧道面临的难点问题之一。高岩温不仅会恶化施工环境、影响施工材料的选择和混凝土的耐久性等,高温带来的温度应力还会引起衬砌的开裂和围岩的变形等。为分析高岩温作用下隧道结构和围岩的温度场、应力场分布规律,根据简化的理论模型,建立了隧道的热传导方程和平衡方程,并利用量纲归一化和微分方程级数求解的方法得到了隧道结构和围岩的温度场、位移场、应力场的解析解。以典型的高原地热隧道-拉日铁路吉沃希嘎隧道为例进行详细地分析。研究发现:隔热层能有效地阻隔热量传递,减少围岩热量的散失;铺设隔热层后,初衬的温度升高;增加隔热层厚度可以加强隔热效果,但隔热层厚度的选择要综合考虑初衬温度以及材料性能变化的影响。     

In-Au(111)和Ir-Au(111)合金表面的性质及其对巴豆醛的吸附比较

采用密度泛函理论研究了M（M=In,Ir）原子修饰的M-Au（111）合金表面的稳定性,并选其最优模型探讨了合金表面的活性及其对巴豆醛的吸附。合金的几何构型、形成能和结合能等性质表明,In-Au（111）面的稳定性随In原子的间距增大而提高,Ir-Au（111）面的稳定性随Ir原子的间距增大而降低。对于巴豆醛在MAu（111）面上的吸附,当其通过C＝O吸附于合金表面的Top_M位时,吸附能最大,吸附构型最稳定。从巴豆醛的结构变化、态密度、差分电荷密度以及Mulliken电荷布居等分析可以看出,稳定吸附构型的巴豆醛分子形变较大,电荷转移明显。其中,位于-7.04 eV至费米能级处的p、d轨道杂化,对体系的吸附具有重要贡献。分析比较In-Au（111）面与Ir-Au（111）面,发现后者的配体效应更佳,不仅具有更高的稳定性和活性,而且对于巴豆醛具有更强的吸附力。此外,相比于改性前的Au（111）面,M原子的修饰明显提升了金属表面的稳定性及吸附能力。     

强动载作用下孔洞汇合对延性金属层裂损伤演化过程的影响

针对强动载作用下延性金属的层裂问题,在分析孔洞之间几何关联的基础上,定义了一个新的耦合损伤及孔洞几何信息的孔洞汇合判定方法,同时,基于能量守恒原理,解析了孔洞汇合对损伤快速增长影响的物理机理.通过分析数值计算结果和对比相关文献的实验可知:孔洞汇合后不仅引起损伤增长,而且导致了损伤材料内部微孔洞数目的减少、孔洞平均尺寸的增加。     

红外光谱发射率测量系统的温漂修正方法

针对探测器光谱响应度温漂现象对红外光谱发射率测量系统重复性的影响,分析探测器温度与输出电压之间的变化规律,提出了基于多项式拟合的光谱响应度温漂修正方法。研究探测器自身温度与其光谱响应度的函数关系,对探测器光谱响应度随温度变化的曲线进行数据拟合,得到探测器温度-光谱响应度的拟合方程,计算光谱响应度的温漂修正系数,修正探测器的输出电压,消除光谱响应度温漂现象对探测器输出电压造成的影响。研制光谱响应度温漂修正装置,测得探测器光谱响度的温漂曲线,对比指数拟合曲线和多项式拟合曲线与测量曲线的吻合度,结果表明6阶多项式拟合曲线的一致性较好,提高了基于积分球反射计的光谱发射率测量系统的重复性。     

含Ce水滑石基复合氧化物对混合染料的光催化性能

将具有光催化活性的Ce O_2和锌锡水滑石进行复合,经焙烧得到光催化性能较高的Ce O_2/Zn O/Sn O_2复合氧化物。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射图谱(UV-Vis DRS)技术对样品的晶体结构、表面形貌和光学性能进行表征,并利用密度泛函理论(DFT)计算样品的态密度,分析其电子能态结构。以甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)的混合溶液(C_(MO)∶C_(MB)=1∶1)模拟染料废水,研究Ce O_2含量和焙烧温度对复合氧化物光催化降解混合染料的影响。结果表明:随着Ce O_2含量和焙烧温度的增加,复合氧化物的结晶度及对MO和MB的光催化活性得到增强;同时,复合氧化物对混合染料中MO的降解率优于MB。其中Ce O_2含量为20%,焙烧温度为700℃时的复合氧化物表现出最佳的光催化性能,对混合染料中MO和MB的降解率分别达到96.7%和95.0%。结合实验结果和理论计算,推测了混合染料中MO和MB的降解路径。     

基于Cu/SiO_x/Al结构的阻变存储器多值特性及机理的研究

采用氧化硅材料构建了Cu/SiOx/Al的三明治结构阻变存储器件.用半导体参数分析仪对其阻变特性进行测量,结果表明其具有明显的阻变特性,并且通过调节限制电流,得到了四个稳定的阻态,各相邻阻态的电阻比大于10,并且具有良好的数据保持能力.在不同温度条件下对各个阻态进行电学测试及拟合,明确了不同阻态的电子传输机理不尽相同:阻态1和阻态2为欧姆传导机制,阻态3为P-F(Pool-Frenkel)发射机制,阻态4为肖特基发射机制.根据电子传输机制,建立了铜细丝导电模型并对Cu/SiOx/Al阻变存储器件各个阻态的电致阻变机制进行解释.     

全内反射式衍射光栅近场光学特性

 利用傅里叶模式理论分析了具有高衍射效率的全内反射式衍射光栅在TE 和TM偏振态下的近场光分布特点，讨论了光栅结构参数以及入射角度对光栅内电场增强的影响。结果表明：全内反射光栅内部电场分布对偏振态较敏感，光栅槽深和占宽比对电场增强影响较小，光栅内的峰值电场随光栅周期增大而增大，并且峰值电场随着入射角度的增大而减小。在应用于高功率激光时，降低光栅内部的电场增强可以有效降低损伤风险。