氮化铝陶瓷薄膜热导率的分子动力学模拟

采用平衡分子动力学方法(EMD)研究了平衡温度为300K的氮化铝薄膜的法向热导率.利用Stillinger-Weber势函数以及Green-Kubo线性响应理论计算热导率.计算结果表明,氮化铝薄膜的热导率值显著小于对应大体积材料的实验值,具有明显的尺寸效应.在氮化铝薄膜为1.47～5.39 nm的范围内,氮化铝薄膜的热导率随着薄膜厚度的增加而近似的线性增加.     

氮化硼/ 二硫化钼- 环氧复合材料的导热性能研究

随着现代电子产品的快速发展,研发具有高效的热管理材料正成为全球性的挑战。研究表明 界面热阻是限制导热复合热管理材料高导热性能的最主要因素。该文设计并利用水热法合成了低界面 热阻的六方氮化硼(BN)/二硫化钼(MoS2)异质结构,并将高导热性的 BN/MoS2 异质结构填充到环氧树 脂中制备纳米复合材料。在水热反应过程中,MoS2 生长在 BN 纳米片上,确保了较好的界面接触。其 中,BN 充当结构骨架和传热通道,而 MoS2 纳米片具有较大的比表面积,故能有效地收集热量。借助 MoS2 的浸润性,可以降低填料和聚合物基质之间的界面热阻。实验结果表明,合成的 BN/MoS2-环氧 纳米复合材料导热率从 0.254 W/(m·K)提高到 0.526 W/(m·K),比纯环氧树脂的导热率提升了 107%。 该研究结果有助于开发新型高性能导热材料。     

基于计算缓存方法的分子动力学程序性能优化

分子动力学数值模拟程序在现代高性能计算机上的计算效率往往很低,只能发挥系统峰值性能的几个百分点。本文对并行分子动力学程序PMD3D在联想深腾6800超级计算机上进行性能优化。通过性能分析,我们发现粒子相互作用力计算中相互关联的浮点运算严重影响了处理器的指令级并行效率,为此我们应用计算缓存的方法,将大量不规则的浮点计算进行缓存,达到一定规模后再进行向量化计算。这样使得单机性能在优化后提升4倍多,达到处理器峰值性能5.2GFlops的32.3%。最后,在深腾6800的64个节点的256个CPU上进行了并行性能测试,达到峰值运算性能1.3万亿次的27%。     

复合推进剂颗粒填充模型的分子动力学模拟方法

将复合推进剂看作是颗粒与基体组成的复合材料,应用分子动力学模拟方法生成推进剂颗粒在基体中随机分布的填充模型。研究表明,分子动力学模拟方法,指定与颗粒直径成比例的增长率可有效地生成颗粒大小不等的填充模型,为分析推进剂细观力学性能和燃烧性能奠定基础。     

二氧化硅薄膜材料热传导尺寸效应的实验研究

对微米SiO2薄膜材料沿膜面方向热传导尺寸效应进行了实验研究。结果表明,膜厚从微米数量级的尺寸开始,其传热的热导率就已开始体现出鲜明的膜厚尺寸依赖特性(即sizeeffect),经由微观能量输运理论分析后,得到了实验与理论相吻合的结果。     

2种方法对不同pH下猪胰岛素结构的分子动力学模拟

为了研究猪胰岛素单体在不同pH下的动态变化,本文从已有的NMR实验数据出发,通过2种不同的方法对胰岛素单体进行了MD模拟,方法1在已知不同pH下晶体结构及氨基酸侧链质子化状态时进行模拟,方法2为从特定晶体结构出发,通过设定部分氨基酸侧链的质子化状态来模拟不同pH下蛋白的结构变化.方法2在某些文章中已被使用,但是没有人探...     

石墨层间Ni500团簇形态与熔化特性的分子动力学研究

采用分子动力学方法,对石墨层间Ni500团簇的形态及熔化特性进行了模拟,并与自由状态下Ni500团簇的形态及熔化特性进行了对比。研究表明,①温度T=300 k时,石墨层间Ni团簇的形态呈现为平行于石墨层的多个Ni原子层,自由状态下的Ni团簇呈现为近似球形,两者均具有晶体特征;②自由状态下Ni团簇的熔化为“晶体熔化”,熔点约为740 k;③在300～980 k的升温过程中,石墨层间Ni团簇的形态由多个镍原子层转变为吸附在石墨层内侧的四层镍原子。     

系统级单粒子效应试验方法研究

为评估星载电子系统抗单粒子效应敏感性及验证系统级加固方法有效性,本文开展了系统级单粒子效应试验方法的相关研究。验证了采用地面模拟装置以逐一辐照系统中器件方式评估系统功能中断率的可行性,提出可通过多种方式获取器件的敏感性数据,指出直接将系统中器件对应的功能中断截面进行加和求取系统截面曲线的不合理之处,本研究为开展系统级单粒子效应试验提供了技术支撑。     

半经验方法用于不同尺寸单壁纳米管的稳定性研究

利用PM3方法对不同直径(1．6-40．7A)、长度(1．2-20．9A)和类型(扶手椅型、锯齿型及手性型)的开口单壁纳米管的热力学稳定性进行了系统研究。结果表明:直径大于10 A的比较稳定;扶手椅型比其他类型的稳定;直径相同时,长度长的比短的稳定;原子数相同时,具有适当长径比的结构较为稳定;扶手椅型的电子结构主要取决于纳米管的长度,而锯齿型则取决于管的直径。所得结论与其它量化计算结果以及实验观测相符合。     

分子动力学方法模拟不同温度和pH值下水蛭素的动力学特性以及结构分析

水蛭素是高效稳定的抗凝血分子.本文模拟了水蛭素在不同温度和pH条件下的分子动力学性质,获得水蛭素的活性,稳定性和其构象的关系.表明在高温和高pH的条件下,水蛭素的结构发生巨大变化;水蛭素的动力学性质(RMSD,RMSFand Rg)和晶体结构大不相同.因此得出结论:由于在静电相互作用诱导下,水蛭素构象发生变化,导致水蛭素在高温高pH下失活.     

高导热氮化硼/ 聚碳酸酯复合材料的制备与性能研究

以聚碳酸树脂(PC)为基体,通过注塑成型制备了氮化硼/聚碳酸酯(BN/PC)复合材料,并重点研究了复合材料中氮化硼粒径、含量、分散状态和材料加工成型工艺对复合体系导热性能和力学性能的影响.实验结果表明,氮化硼粒子粒径在1~10μm时,复合材料的导热性能随粒径的增大而增大,而拉伸强度随之下降.随着氮化硼填充含量的增加,复合材料的导热性能升高,力学性能呈现先增后降的趋势.当氮化硼用量为5 wt%时,复合材料的拉伸强度达到最佳(65.14 MPa).在相同氮化硼填充含量时,溶液混合法比其他固相混合方法更有利于制备具有优异导热性能的BN/PC复合材料.采用两步混合法,即BN/PC溶液混合产物与聚碳酸树脂颗粒二次混合制备的复合材料的热力学性能,优于BN/PC一次混合法制备复合材料的热力学性能.     

六方氮化硼导热复合材料研究进展

随着电子元器件、电力系统和通讯设备等领域的飞速发展,对散热要求也越来越高。六方氮 化硼是一种性能优异的绝缘导热填料,其导热复合材料受到了越来越多的关注。该文综述了近年来关 于六方氮化硼基导热复合材料的研究进展,简要介绍了其导热机理和研究现状,进一步总结了当前存 在的一些技术困难,并展望了未来六方氮化硼基导热复合材料的发展方向。     

氮化硼基气凝胶微球的制备及其热性能研究

该文提出了一种制备新型导热填料的方法：基于液氮驱动和冰模板法自组装,以氮化硼纳米 片和银纳米颗粒为基本组装单元,制备了具有开放孔结构、内部互连的毫米级氮化硼气凝胶球。其 中,对气凝胶球的成型机理进行了初步的探索,并对影响气胶球微观结构的因素,如制备气凝胶球 浆料的固含量等进行研究。另外,该文将环氧树脂灌入到多孔气凝胶球中,从而制得氮化硼球/环氧 树脂和氮化硼-银球/环氧树脂复合材料,并对其结构形貌和导热性能进行了研究,其中重点研究了氮 化硼纳米片的表面改性、氮化硼微球的不同微观结构对复合材料的导热性能的影响。结果显示,当多 孔微球的填充量为 2.7 vol% 时,氮化硼球/环氧树脂复合材料的面外导热系数达 0.57 W/(m·K),而氮 化硼-银球/环氧树脂复合材料的面外导热系数达 0.64 W/(m·K),相比于纯环氧树脂的导热系数提高了 276.5%。由此可见,氮化硼气凝胶球微球的加入可有效提高环氧树脂基复合材料的导热系数,在氮化 硼纳米片表面负载银颗粒后可进一步提升复合材料的导热性能;液氮驱动的冰模板法自组装技术在制 备导热填料领域具有巨大的应用前景。     

液晶环氧树脂/ 氮化硼片/ 玻璃纤维三相复合材料的制备与性能研究

随着电子产品中电子元器件逐渐趋向于小型化和高度集成化,其内部产生的大量热量会使电 子器件的各项性能受到影响。为了及时散出热量,需要制备出一种高热导率的复合材料。该研究采用 性能优异的液晶环氧树脂作为基体,以六方片状氮化硼和玻璃纤维作为填料,制备出一种热导率高 且综合性能优异的液晶环氧树脂基复合材料。结果显示,所制备的液晶环氧树脂/氮化硼片/玻璃纤维 复合材料的热导率在厚度方向最高可达 1.6 W/(m·K)、在平面方向最高可达 5.85 W/(m·K)。同时, 该复合材料还具有较高的玻璃化转变温度(高于 180 ℃)和优异的热稳定性(热分解温度高于 365 ℃)。     

基于模糊PID控制的材料导热仪设计

材料导热系数是材料质量评价的重要指标之一,该文基于模糊PID控制技术研发了材料导热性能测控系统,系统硬件主要由温度传感与检测电路、计算机温度测控系统及温度自动调控装置组成;系统软件基于虚拟仪器Labwindows/CVI开发平台及PID控制算法完成系统数据采集与处理、结果显示与控制等功能,弥补了以往导热仪智能化程度不高、功能单一、测量精度低等不足。应用表明,该系统运行可靠、温度控制精确、导热系数检测精度高。     

基于热导传感器的氢气浓度检测仪的设计

为了能对热电厂氢冷发电机组的氢气纯度进行精确测量,基于热导传感器TCS208F、A/D转换器AD7710及ARM内核的微控制器LPC2104,采用恒温检测的原理设计了一种氢气纯度检测仪。分析了检测仪的硬件系统组成和软件设计的流程,并对恒温检测电路的工作原理进行了详细的理论推导和分析。最后对设计的检测仪器进行了实验测试,结果表明:这种设计的检测精度和灵敏度很高且性能可靠,完全能满足电厂氢冷发电机组对氢气纯度检测的要求。     

受限于平行硅板中水的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了不同间距(16.6,13.6,和11.8 A)两硅平板之间水分子的结构性质,模拟结果显示:受限水呈现出与体态水完全不同的结构性质,即水分子的分布依赖于两板间距.间距为16.6 A时,硅壁的吸引力造成了其附近形成两个明显的水层,其中的水分子的O-H平行于壁面形成氢键.随着间距的减小,第二层水分子中的O-H键由平行于壁面转向垂直于壁面,与临近的水层通过氢键相连.此外,模拟结果表明,在不同上下板间距情况下,被壁面吸引所形成的水层中水分子的结构取向基本没有变化.     

多壁纳米碳管振子及其能量耗散的分子动力学模拟

运用分子动力学模拟的方法,模拟了不同温度下,不同管型的多壁纳米碳管振子;讨论了温度变化、壁面原子间的匹配程度对振动特性及振动过程中能量耗散的影响,根据能量的消耗来计算管壁间的摩擦力的大小.模拟结果表明,多壁纳米碳管振子在作减幅振动过程中不断有能量的消耗,振动频率可以超过80吉赫(GHz),振动时的恢复力与内外碳管重叠面积无关,通过统计消耗能量所计算的摩擦力大小在10-5 nN/atom量级;摩擦力的大小随温度升高有增大的趋势,但与管壁间原子匹配程度的相关性不大.