Li在单层TiSe2吸附与扩散的第一性原理研究

通过密度泛函理论计算方法,研究Li在单层二硒化钛(TiSe₂)的吸附与扩散行为,评估其用作锂离子电池电极材料的潜能。结果表明：Li吸附在单层TiSe₂具有适宜的吸附能,且在T位点的吸附更稳定。Li在单层TiSe₂的吸附过程使体系导电性提升,显示金属特性。差分电荷密度分析证明Li与TiSe₂间主要是离子键。最后,计算得出Li在单层TiSe₂的扩散能垒较低(0.23 eV),具有较高的速率性能。证明单层TiSe₂有作为高性能锂离子电池负极材料的潜能。     

Ti(C1-xNx)的力学性能以及电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算当x取0.00、0.25、0.50、0.75和1.00时Ti(C1-xNx)材料的结合能、弹性常数及态密度。结果表明:Ti N相的结构最稳定;上述5相均为脆性相,且Ti C相的塑性最好;5相均具有导电性,C(p)轨道、N(p)轨道价电子与Ti(d)轨道价电子相互作用生成共价键。     

β-Sn与4H-SiC界面性质的第一性原理计算

为研究金属钎料与SiC陶瓷的界面结合方式,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对Sn(001)/4H-SiC(0001)界面进行几何优化,得到优化后界面体系的结构,从分离功表征结合强度以及电子结构布居分析的角度解释界面结合本质和键合方式。结果表明:SiC陶瓷中C封端界面的分离功高于Si封端界面的分离功,Sn原子与C原子间形成的离子共价键在界面结合的成键中占有主要的地位。     

用HPLC研究β-环糊精对小分子含能化合物的包结行为

β环糊精(βCD)是通过酶解淀粉得到的一种由7个葡萄糖单元通过α(1,4)糖甙键首尾连接的环状化合物,类似圆柱体结构。葡萄糖的2,3位羟基位于圆柱体的大端,6位羟基位于圆柱体的小端。圆柱体的空腔内相对疏水性,而其外侧则相对亲水性,它是一种很好的天然主体。通过包结,不仅可以使客体分子在水中的溶解度增大,同时形成的包结复合物有着与客体不同的性能。因此βCD作为主客体化学研究中充当一类最重要的主体化合物,它与小分子、中分子有机客体化合物能形成包结复合物已被广泛使用,并已应用于医药、农药、生物化学等各个领域。βCD对小分子、…     

高氯酸铵光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,计算了高氯酸铵的介电函数、折射率、吸收和反射谱等光学性质。分析了介电函数各峰值与对应能带带间跃迁的关系。结果表明,静态介电函数ε1(0)=1.10,静态折射率n0=1.05,吸收系数在能量10.88 e V时最大峰值为1.91×105cm-1。计算结果与文献实验结果相符。     

原位生成界面的第一性原理-内聚力建模

激光熔覆技术制造（TiBw+TiCp）/Ti复合材料时颗粒与基体间为原位生成界面,为探究原位生成界面力学性能,用第一性原理和内聚力模型计算具体的界面结合强度。用Abaqus建立压缩模型,导入计算出的界面结合强度,分析其颗粒形貌的变化,并对不同应变率下的压缩试验进行验证。结果表明：位于剪切带上的TiB颗粒断裂,TiC颗粒尺寸较小且为球形,无显著变化。     

非晶涂层氧化物夹杂相的第一性原理研究

借助第一性原理,采用掺杂方法建立模型,通过对能量、重叠聚居数以及态密度的计算与分析,研究非晶合金涂层中出现的氧化物夹杂相(Cr,Fe)_2O_3的电子结构。结果表明:采取Fe替换Cr_2O_3中Cr的方法来构建(Cr,Fe)_2O_3模型,形成能及态密度的计算表明,当Cr与Fe的比例接近1.134时结构最稳定;并且掺杂Fe原子与附近原子存在较强的共价键作用,增加掺杂结构的稳定性。这为进一步研究非晶合金涂层氧化物夹杂相的局域溶解提供有力的理论依据。     

B2-MgRE(RE=La,Sc,Y,Lu)力学性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算Mg-RE合金系金属间化合物Mg La、Mg Sc、Mg Y和Mg Lu 4相的形成焓、结合能、弹性常数及态密度。结果表明:合金化能力由强到弱依次为Mg LaMg YMg ScMg Lu;稳定性由强到弱依次为Mg LuMg LaMg YMg Sc;4相均为脆性相,且脆性由强到弱依次为Mg ScMg LuMg LaMg Y;塑性由强到弱依次为Mg YMg LaMg LuMg Sc;4相中均存在弱离子键和金属键,金属键由强到弱依次为Mg YMg LaMg ScMg Lu。由此可知,4相中Mg La和Mg Y的各向性能都较好,具有一定的应用价值。     

铝空气电池用铝阳极改性的第一性原理研究

铝空气电池铝阳极材料的自腐蚀性严重影响电池的工作效率.用第一性原理计算法,以掺杂Sn和In的铝阳极为研究对象,对侵蚀性氢氧根离子吸附Al(001)晶面的特性进行计算,分析体系能量、态密度和功函数的变化规律,探究掺杂Sn和In对铝阳极改性后自腐蚀和放电性能的影响机理.结果表明:掺杂Sn和In后铝阳极的吸附能增大,氢氧根离子吸附结构不稳定性增加,铝阳极的自腐蚀速率降低.掺杂后合金元素主要向Al低能级d轨道索要电子,电子成键使阳极反应更易进行.掺杂合金的表面功函数均增大,电子逸出功增加,阳极表面电化学稳定性增加,掺杂In使铝阳极表面更稳定.     

TKX-50高压下结构、力学性质及电子特性的第一性原理研究

采用色散校正密度泛函(DFT-D)方法模拟了1,1'–二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐(T KX-50)晶体在高压下的结构、力学性质及电子特性,得到了T KX-50晶体的弹性常数、体弹模量以及高压下状态方程、能带带隙的演变。用Hirshfeld面及2D指纹图分析了高压下分子间的相互作用的变化规律。模拟的结构与文献报道的实验数据一致。晶格的压缩性存在较大的各向异性,b轴最容易被压缩,三个轴向的可压缩性大小顺序为bca。通过弹性常数计算获得了其常压下的硬度常数大小顺序为C_(33)(61.9 GPa)C_(11)(58.1 GPa)C_(22)(36.9 GPa)。T KX-50的带隙在零压下是直接带隙,在50 GPa及更高压力下为间接带隙,带隙随着压力增加而减小,预示T KX-50可能在压力下撞击感度增大。     

(Ti,Al)N涂层组织结构及其性能的研究

运用空心阴极离子镀方法在M2钢表面沉积了(Ti,Al)N涂层,并用SEM、XRD、TEM和XPS等方法分析了(Ti,Al)N涂层的组织结构和组份。结果表明,(Ti,Al)N为面心立方结构,其组织呈细柱状晶,晶粒平均尺寸小于0.1μm。在(Ti,Al)N组织表面有一层TiO_2氧化膜,厚度约50nm;在(Ti,Al)N与基体界面区存在一过渡层,其组成为α-Ti和FeTi相。涂层性能试验表明,随基体温度的提高和氮流量在一定范围内的增加,(Ti,Al)N涂层的硬度和耐磨性也增加。这主要归结于(Ti,Al)N涂层的择优生长取向为(111)晶面和涂层组织的致密化。与TiN涂层相比,(Ti,Al)N涂层的抗氧化性能提高了,这主要是涂层表面生成Al_2~-O_3~-,降低了(Ti,Al)N涂层的氧化速度。     

CL-20/1,4-DNI共晶及共晶组分的声子谱和热力学性质的第一性原理研究

声子谱在研究固体热力学性质和化学分解反应微观过程中起着重要作用,对声子谱的研究有助于揭示含能材料的初始热解机理以及爆轰性能和感度的微观物理机制。采用色散校正的密度泛函理论方法,计算了六硝基六氮杂异戊兹烷（CL-20）/1,4-二硝基咪唑（1,4-DNI）共晶及共晶组分的声子谱和热力学性质,通过分析声子态密度确定了声子模式存储和传递能量的方式,提出了热能流动方向,预测了引发键及撞击感度顺序。结果表明,ε-CL-20和CL-20/1,4-DNI共晶由声子态密度预测的引发键均为CL-20分子上的N─NO₂键,而1,4-DNI晶体的初始热分解涉及咪唑环的开环反应。通过对比CL-20和1,4-DNI分子分别在共晶和共晶组分中的声子态密度,发现共晶中二者的热稳定性均得到改善,从而导致共晶的热稳定性优于共晶组分。根据“入口模”声子数和特征振动频率Δω_d预测的撞击感度顺序均为：ε-CL-20>CL-20/1,4-DNI>1,4-DNI,与实验测定结果相一致。由声子谱计算的共晶及共晶组分的热力学参数,在相同温度下,其顺序为CL-20/1,4-DNI>ε-CL-20>1,4-DNI。低频声子对恒容热容（C_V）的贡献最大,由能量转移引起的化学键断裂可能经历了多声子向上泵浦过程。     

转管武器射速研究的GM(1,N)模型方法

以影响因素为因子变量，转管武器的射速为行为变量，建立了基于灰理论的多因子变量GM（1，N）模型。通过对相应的多因子变量灰微分方程进行参数辨识，求得各影响因素的权系数。这些权系数不但能在理论上体现影响因素对射速的影响方式，而且还能从一种量化的角度体现影响因素的影响程度。计算结果表明，该方法可有效地用于武器射速研究。