DFT方法研究一氧化氮在铬掺杂石墨烯上的吸附行为

石墨烯具有较高的比表面积, 其电导率会因吸附微量气体分子而发生显著变化, 有望用作超高灵敏度的气体传感器。本研究基于密度泛函理论(DFT)的计算方法, 探讨了NO在石墨烯和Cr掺杂石墨烯上的吸附行为, 通过对比吸附前后的各自体系的电子结构变化, 发现Cr掺杂石墨烯有助于增强对NO气体分子的吸附能力, 吸附能增大到-1.58 eV, 基底转移到吸附物的电荷数增大了一个数量级, 达到0.143 e, 显著提升了气体探测灵敏度。本研究为工业、环境和军事监测领域中开发新型NO气体传感器提供了新的设计思路。     

掺杂对单层二硫化钼吸附砷烷分子特性的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了掺杂的单层二硫化钼(MoS_2)对砷烷分子(AsH_3)吸附特性。讨论了砷烷分子在本征二硫化钼上不同位置对吸附特性的影响。针对本征二硫化钼对砷烷吸附较弱,对单层二硫化钼进行掺杂,通过硅原子(Si)取代晶胞中的硫原子(S)来实现吸附增强。计算结果显示,相比于本征二硫化钼层,掺杂Si的二硫化钼对砷烷分子具有更优良的吸附特性;具有更小的吸附高度,更小的吸附能,更显著的电荷转移,以及与砷烷分子间更强的相互作用。这些研究结果为单层二硫化钼在对环境气体的吸附应用提供了理论基础。     

硝酸掺杂对Li在石墨烯表面吸附,迁移行为影响的第一性原理研究

为了研究硝酸掺杂对Li吸附在石墨烯表面的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了Li在本征石墨烯表面及硝酸掺杂的石墨烯表面的吸附性质、电学性质及迁移行为。结果表明,硝酸掺杂后,Li原子在石墨烯表面的最稳定吸附由H位变为B位;硝酸处理使Li原子在石墨烯表面吸附更稳定,在H位、B位、T位吸附的吸附能分别增大了2.176,2.816,2.747eV。Li原子吸附在NO_3~--石墨烯体系表面后,存在3方面的电荷转移:Li→石墨烯,石墨烯→NO_3~-,Li→NO_3~-;Li原子在NO_3~--石墨烯体系表面的吸附既有N型掺杂,也有P型掺杂。硝酸掺杂降低了Li原子在石墨烯表面的迁移激活能,使Li原子在NO_3~--石墨烯表面更容易迁移。     

氮掺杂和空位对石墨烯纳米带热导率影响的分子动力学模拟

石墨烯是近年纳米材料研究领域的一个热点,其独特的热学性质受到了广泛关注,为了实现对石墨烯传热特性的预期与可控,利用氮掺杂和空位缺陷对石墨烯进行改性.采用非平衡态分子动力学方法研究了扶手形石墨烯纳米带中氮掺杂浓度、位置及空位缺陷对热导率影响并从理论上分析了热导率变化原因.研究表明氮掺杂后石墨烯纳米带热导率急剧下降,氮浓度达到30%时,热导率下降了75.8%;氮掺杂位置从冷浴向热浴移动过程中,热导率先近似的呈线性下降后上升;同时发现单原子三角形氮掺杂结构比多原子平行氮掺杂结构对热传递抑制作用强;空位缺陷的存在降低了石墨烯纳米带热导率,空位缺陷位置从冷浴向热浴移动过程中,热导率先下降后上升,空位缺陷距离冷浴边缘长度相对于整个石墨烯纳米带长度的3/10时,热导率达到最小.石墨烯纳米带热导率降低的原因主要源于结构中声子平均自由程和声子移动速度随着氮掺杂浓度、位置及空位缺陷位置的改变发生了明显变化.这些结果有利于纳米尺度下对石墨烯传热过程进行调控及为新材料的合成应用提供了理论支持.     

石墨烯吸附甲醛的第一性原理研究

采用第一性原理研究了甲醛分子吸附于本征石墨烯、缺陷石墨烯和掺杂石墨烯的体系.通过计算石墨烯掺杂前后对甲醛气体的吸附能、电荷转移及能带和态密度,发现掺杂Pt后甲醛分子吸附能和电荷转移显著增大,这是由于Pt的掺杂在本征石墨烯能带中引入了杂质能级,增强了石墨烯和甲醛分子间的相互作用,可以提高石墨烯对甲醛气体的气敏响应速度和吸附能力.     

基于第一性原理的锂空气电池Si掺杂MoS2正极催化氧还原反应机理研究

研究碱性条件下Si掺杂单层MoS2表面的氧还原反应(ORR)机理,为设计高效的双电解液锂空气电池催化剂提供理论指导.通过第一性原理计算,分析n(n=1～3)个Si原子掺杂单层MoS2表面的ORR性能.结果表明,Si掺杂单层MoS2表面有很好的稳定性,掺杂后会在禁带中引入杂质态,使其表面活性增强.与原始单层MoS2相比,Si掺杂极大增强了MoS2对O2的还原能力.在单Si原子及双Si原子掺杂的表面,H2 O分子的最大解离能垒(0.85 eV、0.78 eV)表明氧还原反应可在室温下进行.在三Si原子掺杂的表面,反应自发进行而无需任何的能垒.但单Si原子掺杂对OH基团有很强的吸附能力,不利于ORR的持续进行.而随着掺杂原子数量的增加,三Si原子掺杂的表面对OH基团的吸附能会极大降低.研究表明三Si原子掺杂的MoS2会是一种新型的ORR催化剂.     

双层石墨烯掺杂Pd对CO和NO的气敏特性研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了AA堆叠型双层石墨烯掺杂Pd原子(Pd/BG)后对气体分子CO和NO的气敏特性和吸附机理.结果表明,Pd原子的掺杂改变了双层石墨烯的电子性质和局部几何结构.Pd原子替代双层石墨烯的一个碳原子后,杂质原子突出层外区域(Po)和突入层间区域(Pi)都可以形成稳定结构,但是突出(Po)构型更有利于气体分子的吸附.对于Po构型,CO和NO吸附在Pd/BG上的最稳定结构是不同的,CO分子与石墨烯表面呈一定夹角,而NO分子近似垂直于石墨烯表面.Pd/BG对NO分子的吸附强于CO分子.气体分子在Po构型上属于化学吸附,而在Pi构型上属于物理吸附.Pd/BG吸附CO和NO气体分子后具有不同的电子性质.Pd/BG体系为半导体性质,在吸附CO气体分子后,转变为金属性,系统无磁性;而在吸附NO气体分子后变为金属性且具有较大磁矩.这种电子性质的变化能够阐明气体分子吸附的敏感程度.研究结果能够为石墨烯基的气体传感器或者探测器提供理论基础和实验指导.     

脉冲激光沉积法生长In掺杂SrTiO3薄膜及其微观结构研究

采用脉冲激光沉积(PLD)方法在MgO/TiN/Si(100)衬底上,生长不同In掺杂量的SrInxTi1-xO3(x=0、0.1、0.2)薄膜,研究In掺杂及本征SrTiO3(STO)缓冲层对薄膜结晶性能,表面形貌、生长模式及紫外拉曼光谱特性的影响.结果表明,In掺杂导致薄膜结晶度降低,通过引入本征STO缓冲层可有效提高In掺杂STO薄膜的结晶度,增强薄膜的(200)择优取向性.然而随In掺杂量的增加,薄膜表面平均粗糙度增大;生长模式由层状生长转变为岛状-层状复合模式;拉曼一次声子振动模式峰强逐渐增强,说明薄膜的晶体对称性降低.     

4d过渡金属掺杂石墨烯对HCN吸附行为的第一性原理研究

采用第一性原理的密度泛函理论方法研究了掺杂Y、Zr、Nb、Mo、Tc和Ru的石墨烯体系对氰化氢(HCN)的吸附作用。首先考察了HCN分子中H、C或N原子分别靠近吸附点的三种吸附构型。然后比较了吸附HCN前后掺杂石墨烯的能带变化。研究结果表明,掺杂Mo和Ru的石墨烯吸附HCN后的带隙大小变化大于20%,并表现为半导体行为,说明吸附后掺杂石墨烯的电导性能受影响较大。此外,进一步研究了掺杂Mo和Ru的石墨烯吸附HCN的过程,讨论了吸附能、带隙、晶格常数、HCN电荷和键长的变化,并分析了掺杂Mo和Ru的石墨烯的振动特性。研究表明,掺杂Mo和Ru的石墨烯对HCN的吸附非常敏感,这可能是开发HCN传感器的有用材料。     

Li吸附对石墨烯、BC_3、C_3N电学性质影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,对Li在未掺杂和B(N)掺杂浓度为25%(原子分数)的石墨烯表面最稳定位置的吸附进行了结构优化,计算了本征石墨烯及B(N)掺杂石墨烯吸附Li前后的能带结构、态密度、电荷转移、差分电荷密度和结合能。计算结果表明,B掺杂浓度为25%(原子分数)时可显著提高石墨烯的Li吸附能,N掺杂浓度为25%(原子分数)时减弱了石墨烯的Li吸附能。吸附Li后的石墨烯、BC3和C3N体系均显示出金属性。     

模具表面离子氮化工艺研究

研究了一种利用空气／甲烷混合气体对模具表面进行离子氮化的新工艺,分析了渗层的硬度、组织及物相。结果表明,通过加入甲烷气体,可以实现用空气直接进行离子氮化处理,通过调整甲烷流量,可以获得不同的渗氮硬度和物相。     

碳纤维复合材料T型接头的脱粘损伤监测实验

将压电传感与主动Lamb波监测技术相结合, 研究在静拉伸加载状态下碳纤维复合材料T型接头(T700/BA9916)界面脱粘及扩展过程中的信号特征, 并采用改进后的BP神经网络系统对接头损伤状态进行识别。实验结果表明: T型接头脱粘首先发生在三角填充区, 后向突缘扩展; 接头失效前, 信号能量和最小二乘峰值因子随时间呈线性递减, 能够表征脱粘程度, 利用自适应微粒群算法改进后的网络训练值与实验观测值之间的误差为3.8%~4.7%。     

基于下一代网络的SLEE APIs的研究

对下一代网络业务逻辑执行环境(SLEE)的研究现状作了简要分析，在此基础上给出了业务逻辑执行环境(SLEE)的体系结构。为满足不同层次业务开发者编写业务(或应用)的需要，提出不同抽象粒度的SLEE应用业务编程接口(APIs)的体系框架。最后列举了两个用这些APIs实现的业务的例子。     

复合微孔玻璃膜的研制（Ⅱ）

利用由原硅酸四乙酯的水解缩聚反应制得的溶胶作为涂膜液，在多孔陶瓷基体上通过多次涂膜－干燥－加热过程，最后在盐酸中浸沥，可制成多孔的无机复合玻璃膜．探索了复合玻璃膜的成膜工艺因素涂膜方式和次数，加热和酸浸沥条件对膜性能的影响     

Report on ONR Workshop on Fracture Scaling

The paper reports on the discussions at the ONR Workshop on Fracture Scaling, held at University of Maryland in June 1999, under the chairmanship of Z.P. Baant and Y.D.S. Rajapakse. The workshop dealt with size effects in structural failure and scale bridging in mechanics of materials. The lectures at the Workshop were published in Volume 95 of this Journal. The objective of this paper is to present records and interpretations of the extensive discussions prepared by invited specialists. The records show which are the areas of disagreement among leading researchers and which are those where consensus has been reached.     

制造过程的质量管理探讨（续）

生产过程控制是对“５ＭＩＥ”质量因素的探讨,其控制活动体现在每一个生产工序中。根据ＩＳＯ９００４标准,从生产过程控制的角度,探讨了制造过程的质量管理问题,并重点讨论了关健和特殊工序的控制。     

制造过程的质量管理探讨

生产过程控制是对“５ＭＥ”质量因素的控制,其控制活动体现在每一个生产工序中。     

基于符号学的产品设计研究

主要运用符号学原理来研究产品设计,把各种设计元素看作符号,研究产品符号的价值构成,产品设计的传达过程和编码规则,帮助设计者树立正确的设计价值观,从而更好地处理产品设计中各种设计元素的关系,指导设计活动的顺利进行.     

基于磁流变液的智能电感研究

磁流变液是一种优秀的智能流体材料,其流体特性、阻尼特性以及磁学特性已被广泛研究,但其电学特性相对来说研究进展缓慢.用MRF-J01T型磁流变液和电感线圈构成磁流变电感,推导了磁流变电感的计算公式,设计实验测试了磁流变电感随外磁场的变化规律,并从理论上对实验现象进行了分析.为磁流变电感在电子测量以及传感技术中的智能控制提供了一种依据.