熔体初始温度对液态金属Ni凝固过程中微观结构演变影响的模拟研究

采用量子 Sutton-Chen多体势, 对熔体初始温度热历史条件对液态金属Ni快速凝固过程中微观结构演变的影响进行了分子动力学模拟研究. 采用双体分布函数g(r)曲线、键型指数法、原子团类型指数法和三维可视化等分析方法对凝固过程中微观结构的演变进行了分析. 结果表明: 熔体初始温度对凝固微结构有显著影响, 但在液态和过冷态时的影响并不明显, 只有在结晶转变温度T_c附近才开始充分显现出来. 体系在1×10¹² K/s的冷速下, 最终均形成以1421和1422键型或面心立方(12 0 0 0 12 0)与六角密集(12 0 0 0 6 6) 基本原子团为主的晶态结构. 末态时, 不同初始温度体系中的主要键型和团簇的数目有很大的变化范围, 且与熔体初始温度的高低呈非线性变化关系. 然而, 体系能量随初始温度呈线性变化关系, 初始温度越高, 末态能量越低, 其晶化程度越高. 通过三维可视化分析进一步发现, 在初始温度较高的体系中, 同类团簇结构的原子出现明显的分层聚集现象, 随着初始温度的下降, 这种分层现象将被弥散开去. 可视化分析将更有助于对凝固过程中微观结构演变进行更为深入的研究. 关键词： 液态金属Ni 熔体初始温度 微观结构 分子动力学模拟     

CVD 法制备三维石墨烯的电化学储能性能

维石墨烯是由二维石墨烯构成的三维网络结构,多孔的网络结构赋予了三维石墨烯超大的比表面积、超高的机械强度以及优异的电子传输通道. 因其优异的性能,三维石墨烯及其复合材料已经广泛地应用于能源、化学和生物等研究领域. 在三维石墨烯的合成方法中,化学气相沉积法由于制备的三维石墨烯具有高纯度、良好结晶性和优异的机械性能而备受推崇. 本文结合当前研究热点,综述了化学气相沉积法制备三维石墨烯及其复合材料在电化学储能领域（铝电池、锂离子电池、锂-硫电池、钠离子电池、金属-空气电池、超级电容器）中的应用,并简要评述当前化学气相沉积法制备三维石墨烯在应用中所面临的挑战及发展前景.     

碳纳米管的稳定性研究

石墨晶体结构遭到破坏时,总是碎化为微小尺寸的片状粉末.孤立的石墨烯片在其边缘存在大量的悬挂键,使得石墨烯片的能量较高,状态也不稳定.石墨烯片卷曲形成碳纳米管后,悬挂键减少,系统能量相应降低.另一方面,石墨烯片卷曲形成碳纳米管将产生相应的形变势能,形变势能的产生将抵消由于减少石墨烯片边缘上的悬挂键所带来的能量降低,使碳纳米管的能量可能高于石墨烯片的能量,导致碳纳米管结构的不稳定.在建立碳纳米管生成的力学模型并进行深入理论分析的基础上得出了碳纳米管可以稳定存在的最小直径约为0.32nm的结论. 关键词： 碳纳米管 稳定性 形变势能 键能     

化学势依赖于系统内的所有物质

在热力学中，关于多元系的化学势的变量集，有互不一致的两种结论.一种结论认为，某种物质的化学势，仅仅依赖于其它物质的存在，另外一种认为，不仅依赖于其它物质，也依赖于自己.本文通过详细的分析论证了，一般而言，化学势依赖于系统内的所有物质.     

虚位移之“虚”表现何在?

阐述使用虚位移处理具体问题可以分解为三步:1)对一个具体的物理问题,给出自变量虚位移的定义;2)对这个问题需要的函数,由于自变量的虚位移产生的变化;3)对相关函数加上物理要求.经过这三步之后,才能给出物理上合理的结果.而其中的第二步,体现了其非真实性.     

GaSb纳米线的CVD可控制备及其光学表征

采用CVD法合成GaSb纳米线,并分析生长时间对其长度的影响,随后对其进行光学表征.实验过程中,分别采用喷金法和滴金法对硅片进行预处理,再置于相同条件下制备GaSb纳米线;之后对其进行表征分析,根据扫描电子显微镜（SEM）表征结果证实,两种方法制备的纳米线都满足VLS生长机制.且发现GaSb纳米线的生长长度,可以通过改变其生长时间来进行控制.通过该纳米线的透射电子显微镜图（TEM）、X射线衍射图（XRD）等结构表征,表明该纳米线为结晶品质优良的立方闪锌矿结构;同时,从GaSb纳米线的拉曼光谱（Raman）及光致发光谱（PL）可以反映该纳米线具有优良的光学性质.由此证明,采用CVD法制得的纳米线光学性质优异,且可以实现可控制备.     

从微观角度理解顺磁介质的非线性性质

假设磁矩和外磁场之间的相互作用服从量子力学,可以建立顺磁介质的微观模型。简单的微观模型是,外磁场中的近独立自旋粒子系统。统计物理计算结果发现磁化率和磁场的关系一般来说为具有非线性性质。     

冷速对液态合金Ca50Zn50快速凝固过程中微观结构演变的影响

采用分子动力学方法对六种不同冷速对原子尺寸相差较大的液态合金Ca50Znso凝固过程中微观结构演变的影响进行了模拟研究,并采用双体分布函数、Honeycutt—Andersen（HA）键型指数法、原子团类型指数法（CTIM一2）、可视化等方法进行了深入分析,结果表明：系统存在一个临界冷速,介于和5×10^11K／s与1×10^11K／s之间,在临界冷速以上（如1×10^11K／s,1×10^11K／s,1×10^11K／s和5×10^11K／s）时,系统形成以1551,1541,1431键型或二十面体基本原子团（12012000）等为主体的非晶态结构;在临界冷速以下时,系统形成以1441和1661键型或bcc基本原子团（1460800）为主体（含有少量的hcp（1200066）和fcc（12000120）基本原子团）的部分晶态结构．在非晶形成的冷速范围内,其总双体分布函数的第一峰明显分裂成与近邻分别为Zn—Zn,Ca—Zn,Ca—Ca相对应的三个次峰;且随着冷速的下降,同类原子近邻的次峰峰值升高、异类原子近邻的次峰峰值下降;Zn原子容易偏聚,随着冷速降低,二十面体的数量增多,非晶态结构也越稳定．在晶态形成的冷速范围内,Zn原子己大量偏聚形成大块bcc晶态结构,Ca原子也部分形成hcp和fcc晶态结构．     

对《关于〈一维圆环上双原子链的马德隆常数〉的解析解》的讨论

本文绘制了一维等距离子晶体的累加法、埃夫琴法和平均值法的各级马德隆常数的曲线.本文推导了二聚化直线离子晶体马德隆常数的求和式,比较了两种解析式的优劣.本文详细地推导了圆环上等距和二聚化离子晶体的马德隆常数的解析式,使读者更易于理解.本文修正了《关于〈一维圆环上双原子链的马德隆常数〉的解析解》的两个笔误,还建议修正二聚化马德隆常数的定义式,使其物理意义更明显.     

几何视角下的热力学

几何和热力学中的联系长期没有受到足够的注意.本文用几何分析了热力学中的三个问题.第一,从数学上切触几何理解汤姆孙-贝特洛原理,并直接提炼出热力学第三定律;第二,如何从二维曲面的高斯曲率研究气液临界点附近的形状,研究van der Waals方程中a、b系数是否和温度有关这一问题;第三,涨落理论可以有度规描述并具有标量曲率,并利用van der Waals方程展示了标量曲率如何刻画分子之间的相互作用.因此,通过挖掘热力学问题的几何内涵不但可以解决热力学疑难问题,还可以发现新的研究方向.