Bi2Te3纳米薄膜单轴拉伸的分子动力学模拟

Bi2Te3及其合金是目前室温附近发展最为成熟、性能最好的一类热电材料,在热电制冷及温差发电方面具有广阔的应用前景.具有纳米结构的Bi2Te3纳米薄膜材料是当前研究的热点,其力学性能是热电材料研究者较为关心的问题.依据Bi2Te3多体势函数利用分子动力学方法对Bi2Te3单晶块体沿c轴方向进行单轴拉伸模拟.拉伸之前对系统进行弛豫,考察了弛豫过程中系统能量、温度和初始应力的变化.根据原子构型发现在此方向上拉伸过程中薄膜沿着晶体中结合力较弱的Te1-Te1层断开.分析了拉伸过程中的应力-应变和能量变化曲线.模拟不同温度下的拉伸,研究了温度效应对其力学性能的影响.     

单晶硅薄膜法向热导率的分子动力学模拟

结合卫星"微型核"的特点,用分子动力学模拟的方法研究了硅晶体的热导率与其厚度的依变关系.采用Tersoff势能函数,用非平衡分子动力学方法(NEMD)研究了温度为400 K和500 K,厚度为2.715~10.86 nm的单晶硅薄膜的热导率.模拟结果表明:在温度为400 K和500 K时,薄膜热导率的计算值均随厚度的增加而增加,并显著小于体硅的实验值,在模拟范围内法向热导率与薄膜厚度呈近视线性关系.模拟结果表现出明显的尺寸效应.厚度为2.715 nm和8.145 nm的单晶硅薄膜的热导率随着温度的升高反而下降,且厚度越大,下降趋势越明显.     

单晶碳和锗薄膜热导率的分子动力学模拟

采用非平衡分子动力学(NEMD)方法分别模拟碳和锗纳米薄膜的法向热导率.模拟结果表明:厚度为2~5nm的碳晶体薄膜在温度为300~500 K的法向热导率显著小于对应的大体积晶体的实验值,并随薄膜厚度的增加而增加,法向热导率与薄膜厚度呈近似线性关系;厚度为2.8175~11.27nm的单晶锗纳米薄膜在温度为300~500 K时的法向热导也存在明显的尺寸效应,薄膜的热导率与其厚度呈近似线性关系,并且随着薄膜厚度的增加而增加.     

金刚石薄膜热导率的分子动力学模拟

采用非平衡分子动力学法(NEMD),利用Tersoff势能函数,通过固定边界模型和常热流法,模拟了金刚石薄膜的微尺度导热过程.根据薄膜内的温度梯度和通过薄膜的热流,采用Fourier定律计算某一给定状态下的薄膜热导率.计算结果表明:厚度在2~8 nm,温度在400 K状态下,金刚石薄膜的热导率与厚度成近似线性变化;薄膜厚度和热流一定,温度400~1 200 K时,金刚石薄膜的热导率随温度的升高,温度增至1200 K时热导率趋近于一个常数.     

受限于纳米碳管中盐溶液的分子动力学模拟

以纳米碳管构筑新型渗透膜实现水脱盐,为了研究对盐、水在管中的受限行为,采用分子动力学模拟,在300K、1.01×105 Pa下,以(6,6)、(8,8)2种扶手椅型纳米碳管构筑膜通道,考察了水和钠离子在2种不同直径碳管中的扩散行为.通过模拟和分析得到了受限体中水和离子的平衡构型,水分子的轴向密度分布以及钠离子在水相及管...     

正十六烷和亚油酸甲酯-正十六烷系统凝固过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,研究了正十六烷体系和添加了亚油酸甲酯分子的正十六烷混合体系的凝点变化及凝固前后的微观结构变化信息。研究表明,添加亚油酸甲酯后,正十六烷系统的凝点有所下降,且下降值随添加量增加而增加。计算了不同温度下正十六烷的链头尾距。发现,随着温度的下降,链头尾距均由较为无序的分布逐渐转化以全伸展为主的较为有序的分布,这与混乱度随温度降低而降低的热力学原理相一致。添加亚油酸甲酯后,由于其链中具有两个顺式双键构象和近似块状的酯基结构,使得其周围的正十六烷分子链的结构发生微变,即仍保持一定的弯曲度,从而使混合系统在低温下仍可保持一定的流动性,凝点也相应降低。     

石墨烯纳米带导热的分子动力学模拟

利用MEDEA软件建立并优化了单层石墨烯模型,采用非平衡分子动力学方法对单层石墨烯热导率进行了计算。研究了几何尺寸、温度对扶手型石墨烯纳米带(AGNRs)和锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)导热系数的影响。模拟结果表明在相同温度下AGNRs的导热系数高于ZGNRs, GNRs导热系数随着纳米带宽度和长度的增加而增大,且增长近似于线性增加。模拟结果还表明形状对纳米带的热导率有影响,三角形GNRs存在热整流效应且热导率随温度的升高而降低。     

纳米圆柱体与平面粘着接触的分子动力学模拟

用分子动力学方法模拟了不同半径的刚性圆柱体压头与弹性基体的粘着接触过程。给出了接触力、静态结构因子及压头与基体最小间隙随压头位移的变化关系,以及接触区域的von Mises应力分布。结果表明,在突跳接触与接触分离时,随着压头尺寸的增大,粘着滞后现象越明显。高应力区出现在接触区域两边,且当压头半径减小时,von Mises应力随着压入深度的增大而迅速增大,说明粘着力对小尺寸压头的接触过程影响较大。     

非平衡分子动力学模拟晶体薄膜热导率

利用非平衡分子动力学(NEMD)模拟方法计算了氩晶体薄膜的热导率.当薄膜厚度达到微纳米量级时,热传导过程产生非Fourier效应,计算热导率的Fourier公式已不再适用,故采用松弛时间近似的Catta-neo方程求解热导率.计算结果表明,当薄膜尺寸达到微纳米量级时,热导率是温度的非线性函数.     

单晶硅表面纳米结构润湿行为的分子动力学模拟

通过在单晶硅100晶面上去除不同数量的硅原子,构建出不同形貌的表面纳米结构以及二级结构;同时,采用分子动力学模拟的技术,研究单晶硅不同表面纳米结构润湿行为。模拟结果得出,具有纳米结构的单晶硅表面疏水性优于平整单晶硅表面。经过模拟,未去除硅原子的单晶硅结构表观接触角为72.02,呈亲水性;光栅结构表观接触角为103.45,方柱结构表观接触角为123.17,梯形结构表观接触角为150.4,二级结构表观接触角为152.25,其中二级结构的疏水性能最优。此外,具有纳米结构的单晶硅粗糙表润湿行为更为接近于Cassie-Baxter模型,接触模式为空气柱模型。     

Molecular dynamics simulations on the relationship between the elastic parameters and the molecular structures of nano-hybrid POSS materials

In the field of macromolecules,traditional techniquessynthesize all kinds of macromolecule materials followingchemosynthesis rules.Although thousands of macromole-cule materials have been synthesized,only several hun-dred kinds are useful in industry,most…     

模型流体扩散系数与温度关系的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟的方法,计算了模型流体氩及氩/氪溶液的自扩散系数和互扩散系数,及其与温度的关系.计算结果表明:对不同状态下氩的自扩散系数的计算与实验结果符合较好,误差在10%左右;采用Green-Kubo法和Einstein法计算的扩散系数相等;扩散系数与温度的关系均服从D=D0-e E/RT的关系,对A r/K r体系自扩散系数和互扩散系数的M D模拟结果进行拟合,得到Ar、Kr自扩散系数及互扩散系数的活化能分别为1278J/mol、1340J/mol和1296J/mol.     

高级次反射膜空间解复用器件的设计

为了降低多周期高反射膜空间解复用器的制备工艺难度，根据 “超棱镜” 效应的多层薄膜空间解复用器的设计方法，提出了一种制备工艺简单的多层薄膜结构.通过增加周期中单层膜的级次来减少整个高反射膜系的周期数.所设计的高级次反射膜结构为10(9H9L)9H，对设计的膜系进行了数值模拟计算，并和相同总物理厚度的一级次高反射膜系进行了比较.计算结果表明，该设计方法明显降低了对制备工艺的要求，并具有大的空间色散和实际制备意义.     

有机薄膜晶体管的研究进展

介绍有机薄膜晶体管(Organic Thin Film Transistors,OTFTs)的结构、制备工艺及其应用,评述该领域的研究进展,并对OTFTs目前存在的问题和未来的发展趋势进行分析,认为OTFTs将成为新一代平板显示的核心技术。     

Fabrication of Poly-Si Thin Film on Glass Substrate by Aluminum-induced Crystallization

Amorphous silicon （ a-Si ） thin films were deposited on glass substrate by PECVD, and polycrystalline silicon （ poly- Si ） thin films were prepared by aluminum- induced crystallization （ AlC ）. The effects of annealing temperature on the microstructure and morphology were investigated. The AlC poly-Si thin films were characterized by XRD, Raman and SEM. It is found that a-Si thin film has a amorphous structure after annealing at 400℃ for 20 min, a-Si films begin to crystallize after annealing at 450 ℃ for 20 min, and the crystallinity of a-Si thin films is enhanced obviously with the increment of annealing termperature.     

分子模拟方法确定十六烷的凝点

利用分子动力学模拟手段对十六烷的3种异构体及添加烷基萘的混合物的凝点进行计算。结果表明,可以通过不同温度下系统的原子自扩散系数的变化趋势来判断系统的凝点,同时这种变化趋势可以用来预测T型和Π型十六烷的相转折温度。