CF/ABS树脂复合材料制备工艺对导电性能的影响及对屏蔽性能的理论预测

本文研究了使用溶剂法、密炼机和开炼机混炼碳纤维填充ABS树脂复合材料的导电性能,得到了纤维填充量与复合材料电阻率的关系,对其导电机理进行了分析.通过比较,发现纤维长径比是决定复合材料导电性能的重要因素,其它如纤维在基体中的分布也对复合材料导电性能有影响.最后对复合材料的屏蔽性能进行了理论计算.     

钨中氘氦行为的高分辨热脱附谱实验方法研究

氢同位素在材料中的扩散、捕获和滞留等行为可通过热脱附谱实验方法进行研究。为实现对同时含有氘氦的钨材料进行热脱附测量并研究钨中氘氦滞留行为，搭建了1套基于高分辨四极质谱仪的热脱附实验系统HiTDS。HiTDS实现了1.2×10^-6 Pa的高本底真空度，速率为1 K/s的精确线性升温，最高加热温度达1423 K，能准确测量样品中气体元素的脱附速率和脱附量。通过配备高分辨四极质谱仪，HiTDS可快速分辨氘氦元素并测量其脱附速率。HiTDS经过调谐校准、标定系数标定后，对氘氦等离子体辐照钨样品进行了热脱附测量。测得的氘氦热脱附谱显示，纯氘脱附量与剂量正相关，而氦的引入显著抑制氘滞留并使其趋于饱和。热脱附实验结果与类似辐照条件的其他研究成果基本一致，检验了该实验方法的有效性。     

碳纤维基材连续电镀

采用碳纤维连续电镀法，可以使镀镍碳纤维达到填充复合材料的技术要求。镀前碳纤维预处理是决定镀镍碳纤维质量的关键。     

磁约束核聚变托卡马克等离子体与壁相互作用研究进展

核聚变能是潜在的清洁安全能源,其最终的实现对中国能源问题的解决尤其重要。磁约束托卡马克是目前最有可能实现受控热核聚变的方法。磁约束聚变能的实现面临两大瓶颈问题：高参数稳态等离子体物理问题和托卡马克装置及未来反应堆关键材料问题。其中关键材料问题的解决在很大程度上取决于我们对等离子体与壁材料相互作用（Plasma－Wall Interactions,PWI）过程和机理的深入理解。PWI现象主要发生在托卡马克磁场最外封闭磁面以外的边界等离子体（又称为刮削层,Scrapped—Off Layer,SOL）和直接接触SOL的面对等离子体材料（Plasma—Facing Materials,PFM）区域内。因此,PWI问题直接决定了聚变的装置运行安全性、壁材料部件研发进程和未来壁的使用寿命。弄清PWI的各种物理过程和机理并施以有效的控制,是未来核聚变能实现的重要环节之一。对PWI国内外研究现状进行了详细的总结评述,并阐述了PWI的未来发展趋势和亟待解决的问题。     

聚变堆金属材料中子辐照多尺度计算模拟

中子辐照条件下材料结构与性能是中国聚变工程实验堆(CFETR)以及未来聚变反应堆工程设计的重要依据.钨材料是CFETR拟全面使用的壁材料,但中子辐照导致钨硬度升高和韧性大幅下降,严重影响材料的服役性能,进而影响CFETR运行的安全性和稳定性.在目前缺乏聚变中子源进行辐照实验的情况下,开展聚变堆材料中子辐照模拟研究显得愈...     

实体动力学蒙特卡罗方法在核材料辐照损伤模拟中的应用

实体动力学蒙特卡罗（OKMC）方法是模拟材料辐照微结构演化的有效工具，能够在保留缺陷空间关联性的前提下处理缺陷的扩散和缺陷之间的相互作用，并且具有足够大的时空尺度，使其模拟结果能够与实验值进行直接对比。本文首先详细地介绍了OKMC方法和模型的构建。然后在不同时空尺度下，通过具体实例介绍了OKMC在缺陷阱吸收强度、级联内退火模拟、反应堆压力容器钢的脆化机理研究、杂质对微结构演化作用、空洞阵列模拟等材料辐照模拟方面的应用，并讨论了OKMC方法的优劣和未来发展可能需要解决的问题。结果表明，OKMC方法具备准确、灵活和大时空尺度的特征，可有效地应用于核材料辐照损伤模拟。另外，算法的并行化、如何解决OKMC方法对事件库的依赖从而使其可模拟更加复杂的系统、如何与其他尺度的方法结合是未来OKMC方法发展所需要克服的挑战。     

第一原理方法在材料科学中的应用

为了从理论上阐明材料结构与其特性的关系,应用第一原理方法计算材料的电子状态,可以获得材料的特征参数,从而能够表征、预测甚至设计材料的结构与性能.选择密度泛函理论和基于第一原理的赝势方法,计算得到了Al、Si、BN等的晶格常数、体弹性模量、电子密度分布和能带结构,并介绍了这些基态物理性质在材料科学中成功应用的典型事例.     

掺Pb锐钛矿型TiO_2晶胞几何和电子结构的第一原理计算

采用第一原理方法,计算了Pb掺杂锐钛矿型TiO2的晶胞几何结构和电子结构,由于Pb的原子半径大于Ti,掺Pb后晶胞体积明显增大;水平方向和顶点方向的Pb-O键键长比相应的Ti-O键键长增长.由于Pb与O原子的sp轨道杂化作用,与Pb近邻的O原子p电子态出现尖锐的峰,并使处于第一价带的p电子态的带宽由4.6 ev增至7.3 ev;同时O的p轨道产生空态.掺杂后系统的导带底由Pb的p轨道构成.Pb掺杂使得锐钛矿型TiO2的能隙大幅度减小,因此,可以通过掺杂Pb实现对于锐钛矿型TiO2的能带调制,从而改变TiO2的光催化性能.计算结果与实验趋势相符.     

W中H行为的计算模拟研究

采用基于密度泛函理论的第一原理计算方法和基于Newton力学的分子动力学方法,对H在W中的溶解、扩散、聚集、形核等行为及H对W性能影响进行系统研究,发现了H在W中占位和聚集的"最佳电子密度"规则,揭示了W中H泡形核的空位捕获机制;发现了H聚集诱发的各向异性应变可降低H在W中的溶解能,从而产生H溶解增强效应,藉此提出H泡生长的应变级联机制;提出通过惰性气体/合金化元素掺杂改变W中缺陷处的电子密度,有效阻止H2分子在缺陷处的形成和聚集,从而抑制W中H泡形成的方法。本文对这一系列的工作进行了综述。这些研究成果将为未来聚变堆用W-PFM的设计、制备和应用提供重要参考。     

CF／ABS树脂复合材料制备工艺对导电性能的影响及对屏蔽性能的理论预测

本文研究了使用溶剂法、密炼机和开炼机混炼碳纤维填充ＡＢＳ树脂复合材料的导电性能，得到了纤维填充量与复合材料电阻率的关系，对其导电机理进行了分析。通过比较，发现纤维长径比是决定复合材料导电性能的重要因素，其它如纤维在基体中的分布也对复合材料导电性能有影响。最后对复合材料的屏蔽性能进行了理论计算。