直流GIL绝缘子环氧树脂/碳纳米管复合涂层关键物理性能的分子动力学模拟

盆式绝缘子表面电荷积聚是导致直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)无法长期稳定运行的主要原因,对绝缘子表面覆以涂层以改善电场分布是一种有效的措施。由于复合涂层材料制备工作存在重复性和试探性,本文基于分子动力学模拟方法,进行有针对性的纳米颗粒设计与掺杂,建立了纯交联环氧树脂和掺杂了四种碳纳米管(未封端、半封端、全封端和氨基胺功能化)的环氧树脂复合材料模型。基于上述模型,在LAMMPS下计算了介电常数、热扩散系数(热导率、比热容)、力学性能以及玻璃转化温度。结果表明:掺杂了上述四种碳纳米管的环氧树脂复合材料性能均有所提升,但提升程度有所不同。其中,掺杂了氨基胺功能化碳纳米管的复合材料在力学性能、介电常数以及热扩散系数上提升最明显,包括抑制温升对力学性能的破坏,减小介电常数24.8%,提高热扩散系数96.98%;掺杂了全封端碳纳米管的复合材料仅可最大程度提升玻璃转化温度为25.7K,其余关键物理性能提升不明显。综合模拟计算结果,认为选用氨基胺功能化碳纳米管作为环氧树脂的掺杂颗粒更加符合对表面电荷积聚抑制的需求。     

盆式绝缘子环氧树脂/碳纳米管复合材料的分子动力学模拟

盆式绝缘子综合性能的提高通常难以兼顾,文中基于分子动力学模拟,通过纳米掺杂辅助设计出符合要求的复合材料,进而提高其热学和力学性能。首先,通过分子模拟软件建立环氧树脂及掺杂了3种碳纳米管(未封端、半封端、全封端)的环氧树脂复合材料模型,将其导入到LAMMPS进行计算。其次,基于Reax FF对其做密度优化,得到符合实际的合理空间结构。然后,采用静态常应变法计算了该4种模型的力学性能,采用非平衡态分子动力学方法获取4种模型的热导率。结果表明:掺杂全封端的碳纳米管使复合材料的力学性能提升26.5%,热导率提升5%;掺杂未封端的碳纳米管分别提升了8.7%和17.8%;掺杂半封端则分别是1.5%和0.2%。考虑到盆式绝缘子对热性能有着更高的需求,认为选用对热导率提高更明显的未封端碳纳米管作为掺杂颗粒更符合工程实际。     

复合绝缘材料介电性能的相场模拟研究进展

相场方法在介观尺度范围内为复合材料的微观结构演化过程提供了一种有效的分析工具,填补了原子尺度微观模拟和宏观尺度模拟之间的跨度.本文首先综述了相场模型的理论基础,具体包括序参量选取原则、自由能泛函构建思路、相场动力学方程求解方法等.然后,介绍了相场模拟方法在复合绝缘材料本征构效关系、击穿演化机制、材料结构设计中的应用进展,并归纳出开展相场模拟有待深入研究的几个关键问题.分析指出,相场模拟可为复合绝缘材料的介电行为研究提供基础的方法论和半定量的解析手段,但目前仍缺乏涵盖不同建模尺度的统一仿真框架体系.     

石墨烯增强铜钨合金触头耐磨损性能的分子模拟EI北大核心CSCD

石墨烯(graphene,Gr)因其优异的性能而被广泛作为金属基材料增强相,但目前石墨烯对铜钨合金(Cu W)耐磨损性能的微观作用机制仍不清晰。该文基于分子动力学模拟方法,针对Cu W“假合金”的特点,应用粒子群算法建立Cu W80和掺杂不同质量分数石墨烯的CuW80Gr复合模型。基于该模型在LAMMPS下计算温度300~3000K范围内的弹性模量,通过纳米压痕模拟计算模型的硬度,从微观位错动态演变过程分析石墨烯对Cu W80Gr复合模型耐机械磨损性能的增强机制。结果表明:Cu W80Gr模型的弹性模量与硬度均比Cu W80高,且均表现出随着石墨烯质量分数增大而降低的趋势,石墨烯的引入有助于解决断路器在开断关合过程中由于高温引起的机械性能下降问题,石墨烯对CuW复合材料的增强机制为屏障作用与位错强化。研究结果可为铜钨合金复合材料的掺杂优化设计、遴选与性能调控提供理论指导和技术支撑。     

红外热成像技术在中医“治未病”工程中的应用概况

旨在总结红外热成像技术在中医“治未病”工程中的应用情况。寻找红外热成像技术与中医相关理论的契合点,并查阅国内外的最新文献,了解红外热成像技术在中医“治未病”工程中的具体应用。结果表明,红外热成像技术与中医“整体观”、“八纲”等相关理论高度契合;红外热成像技术与中医“治未病”工程相结合后体现出了较强优势,并具有较好的互补性。该技术已广泛应用于“治未病”工程中的体质辨识、慢性病的健康管理、疾病的中医辨证及疗效评估等方面,有助于对慢性病人群、亚健康状态人群或病前状态人群进行干预,从而达到靶点预防和定向治疗的目标。“治未病”工程虽然取得了一定的进步和发展,但仍然存在一些不足,比如目前体质辨识缺乏一定的客观性,过程耗时长、体质分型不合理等。而红外热成像技术在体质辨识方面比较客观、科学,且体现出了较大优势,因此在“治未病”工程中具有广阔的应用前景。     

外部和内部因素对纳米晶合金kHz级饱和磁化过程影响的微磁学分析

纳米晶合金在kHz级复杂高频饱和工况下的建模问题由于缺乏基础研究而变得愈加突出。基于微磁学模拟软件OOMMF,建立介观尺度下纳米晶合金(Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9)的三维模型,计算得到的模型静态磁特性参数与实验测量结果基本吻合,验证了该三维模型的正确性。采用磁矩偏转角速度ω表征饱和磁化过程中磁矩的进动情况,定量界定"动态饱和"和"静态饱和"两种工况,据此分别探究外部因素(包括附加直流偏置磁场Bd和磁化频率f)和内部因素(即晶粒尺寸d)的不同变化对饱和磁化过程的影响机理。结果表明:对于外部因素,在动态饱和工况下,增大Bd或提高f均对磁矩偏转有加速作用,其中增大Bd的效果更明显;在静态饱和工况下,纳米晶合金的磁化速度已达最大,此时增大Bd或提高f均已不能加速磁矩的偏转。对于内部因素,无论动态还是静态饱和,减小晶粒尺寸均会增大磁矩偏转角速度ω,从而加速纳米晶合金材料的磁化过程。     

Phase field model for electric-thermal coupled discharge breakdown of polyimide nanocomposites under high frequency electrical stress

In contrast to conventional transformers, power electronic transformers, as an integral component of new energy power system, are often subjected to high-frequency and transient electrical stresses, leading to heightened concerns regarding insulation failures. Meanwhile, the underlying mechanism behind discharge breakdown failure and nanofiller enhancement under high-frequency electrical stress remains unclear. An electric-thermal coupled discharge breakdown phase field model was constructed to ...