ε-CL-20在二元混合溶剂中晶体形貌的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟的方法探究了乙酸乙酯与二溴甲烷组成的二元溶剂在298.15 K,1 atm下对ε-CL-20晶体形貌的影响。通过修正附着能模型(MAE)模型探究了溶剂-晶体相互作用,用分子动力学模拟预测了不同组成的乙酸乙酯/二溴甲烷混合溶剂中ε-CL-20的晶体形貌并与实验获得ε-CL-20的晶体形貌进行了对比。结果表明,实验获得的晶体形貌与模拟结果一致,且晶面粗糙度越大,溶剂-晶体相互作用越强。此外,还通过均方位移(MSD)分析了溶剂分子在不同晶面的扩散系数,探究了溶剂扩散速率对不同晶面的影响,并利用径向分布函数(RDF)分析了溶剂分子与晶体分子间相互作用的组成。     

分子动力学模拟技术在有机蒙脱石研究中的应用

综述了现阶段分子动力学模拟技术在有机蒙脱石研究领域的进展情况,指出了现有研究中存在的问题并对其应用前景进行了展望。通过总结发现当前研究所存在的问题主要是建立的蒙脱石模型较为理想化,没有充分考虑外界环境因素以及蒙脱石类质同象取代位等晶体化学特征对有机蒙脱石层间结构和性能的影响,但随着模拟细节的逐步完善和计算机运算能力的提高,相信分子动力学模拟技术必然会更加广泛、更加深入地应用于有机蒙脱石的研究当中。     

钛单晶纳米柱拉压不对称性的分子动力学模拟

本文基于分子动力学模拟,通过研究钛单晶纳米柱在拉伸和压缩下的力学响应特征及晶体结构演化行为,揭示其塑性变形机制。结果表明沿[0001]晶向拉伸条件下主要塑性变形机制为伴生的{101 ?2}孪晶和基面层错;而沿[0001]晶向压缩条件下,基面位错作为优先形核的缺陷参与到塑性变形过程,随后锥面位错出现并协调了轴向和横向变形,压缩条件下无孪晶产生。拉伸模拟过程中观察到一种有别于传统孪生的晶体再取向现象,其孪晶与基体间呈现基面/柱面对应关系。     

SiCp/Al复合材料超精密车削仿真与试验研究

针对SiC_p/Al复合材料因脆性相SiC的加入而导致难以形成高质量加工表面等问题,采用分子动力学模拟和超精密车削试验的方法对SiC_p/Al复合材料纳米尺度材料去除过程进行研究,重点分析了单晶金刚石超精密切削SiC_p/Al复合材料中的加工表面形成机理、脆塑性转变以及刀具磨损机理。结果表明:高压相变是引起SiC_p/Al复合材料中SiC脆性材料的脆塑性转变的主要原因。随着切削深度的增加,SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒加工方式由延性去除,到脆塑性混合方式去除,最后演变为纯脆性去除方式。SiC_p/Al复合材料中SiC-Al界面和Al基体存在,影响了SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒去除的脆塑性转变机制。待加工表面上拉应力的存在会诱导微裂纹尖峰,是切削区域脆性SiC材料裂纹萌生的直接诱因。单晶金刚石刀具主要磨损机理为硬质SiC颗粒的磨粒磨损和切削诱导的石墨化。     

单晶铱取向有关的拉伸变形行为的原子尺度模拟

单晶铱与其它面心立方金属相比表现出反常的变形行为,其本征变形断裂机制仍存在争议。本文进行分子动力学模拟研究了单晶铱在1K下沿[100]、[110]和[111]取向的拉伸变形行为。研究结果表明:单晶铱在3个取向应力-应变曲线上的变形行为差异明显。由于变形机制不同,包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度以及延伸率在内的力学性能在几个拉伸取向上或多或少存在差异。在拉伸载荷作用下,[100]取向单晶铱变形主要通过位错滑移还有少量空位聚集;[110]取向的塑性变形由堆垛层错引起;而[111]取向单晶铱断裂前产生的塑性变形量很少。     

基于平衡态和非平衡态分子动力学模拟研究锗烯热导率

利用平衡态和非平衡态分子动力学模拟的方法计算了锗烯的热导率。首先,应用平衡态方法模拟了锗烯的热导率并进一步计算了热导率分解的各个分量。与石墨烯不同,锗烯热导率较小且 分量占主导。其次,应用非平衡态方法模拟计算了一系列长度的锗烯热导率,通过拟合得到不依赖长度的收敛热导率。最后,比较平衡态和非平衡态两种模拟方法得到的结果。发现不仅在数值上结果是一致的,而且通过拟合声子群速度将平衡态数据转换为长度依赖关系,也可以与非平衡态数据很好的重合。因此,基于平衡态和非平衡态两种方法应用GPUMD程序模拟计算的锗烯热导率都是有效且等价的。     

含孔洞的Al2Cu单轴拉伸的分子动力学模拟

建立含孔洞的Al₂Cu分子动力学模拟模型,采用嵌入原子法模拟Al₂Cu模型在常温、恒定工程应变速率的拉伸环境下孔洞大小、数量及孔洞分布对Al₂Cu力学性能的影响。研究结果表明：孔洞的出现使模型内部出现了自由表面并在孔洞内边缘产生了应力集中,从而大大降低材料的抗拉强度以及变形能力;孔洞增大,Al₂Cu的塑性和抗拉强度均明显下降;不同孔洞数量对应的应力应变曲线在弹性变形阶段基本重合,孔洞增多,Al₂Cu的塑性以及抗拉强度都有不同程度的下降;改变孔洞分布,孔洞连线方向与拉伸方向的夹角越小,Al₂Cu表现出越强的塑性和抗拉强度。     

金刚石探针划切石墨烯的分子动力学模拟

石墨烯被认为是当前最有发展前景的二维纳米材料,拥有优越的物化特性和广泛的应用前景,但石墨烯没有带隙,极大限制了其在电子领域的应用,精密切割能为石墨烯打开一定的带隙。本文采用分子动力学模拟方法对石墨烯进行划切,分析金刚石探针沿不同方向划切石墨烯的微观形貌,研究有无基底、不同切割方向等参数对石墨烯划切边缘能量及划切力等的影响规律。模拟结果表明:金刚石划切石墨烯具有各向异性特征,切割边缘粗糙,没有明显armchair型边缘或zigzag型边缘特征。      

分子动力学研究He对钨∑3{112}对称晶界拉伸性能的影响

使用分子动力学方法计算模拟了Σ3{112}晶界上含有不同大小和浓度He泡的钨晶体的拉伸性能。应用共近邻分析法和位错分析法分析了晶体屈服前的微观结构演化机理。结果表明:当晶界上无He泡或只含有小尺寸单He泡时,在拉伸屈服前都经历了弹性阶段和结构相变阶段;在结构相变阶段,晶格原子的相对位置发生了变化。拉伸过程中,小He泡造成的晶格损伤会自动恢复,对晶体屈服应力和屈服应变无显著影响,He泡的能量受周围晶格钨原子间距的影响。晶界上的大尺寸He泡造成晶格损伤无法恢复,并且He泡越大,晶格损伤越大,相应地屈服应变、屈服应力和弹性模量越小。晶界上高浓度的He泡易导致晶界脆化,使钨晶体在屈服后就开始断裂分离。     

恒定磁场阻垢除垢的分子动力学模拟

磁场的阻垢除垢机理研究不足阻碍了该法的实际应用。为了进一步认识恒定磁场的阻垢除垢机理,研究了不同磁感应强度、不同温度下的阻垢除垢效果。建立模型A和模型B,其中模型A是含少量钙离子和碳酸根离-子的水溶液,模型B是包含方解石(110)晶面与水接触的混合体系。用分子动力学软件Material Explorer 5.0研究在改变磁感应强度和体系温度下,模型A、B分别表现出的阻垢除垢效果。结果表明:对于模型A,只有温度323 K时,磁场的作用下才能表现出阻垢效果,而且磁感应强度与模型温度的不同组合会导致3种趋势:阻垢、促垢、无变化。对于模型B,在磁感应强度与温度改变多次组合后,并未发现有导致水垢被溶解的情形。由此可得恒定磁场的除垢效果缺乏机理的支撑。