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Si-GDP结构和力学性能的反应分子动力学模拟
1
作者 黄保生 杨武 +1 位作者 易勇 毕鹏 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期74-80,共7页
构建了硅掺杂辉光放电聚合物(Si-GDP)模型,采用反应力场分子动力学模拟(ReaxFF MD)探讨了硅含量、碳氢比及密度对其杂化碳键合与力学性能的影响。研究结果表明:随着硅含量增加,聚合物中sp^(3)C含量增加,趋向于形成一个大分子,同时小分... 构建了硅掺杂辉光放电聚合物(Si-GDP)模型,采用反应力场分子动力学模拟(ReaxFF MD)探讨了硅含量、碳氢比及密度对其杂化碳键合与力学性能的影响。研究结果表明:随着硅含量增加,聚合物中sp^(3)C含量增加,趋向于形成一个大分子,同时小分子种类和数目减少,促进了碳硅原子成键并抑制端基CH_(3)生成,进而提高材料力学性能;随着氢含量的增加,sp^(3)C和端基CH_(3)比例增加,生成的端基CH_(3)降低了分子间交联程度,进而降低了材料力学性能,而分子基团数目变化不明显;随着密度的提升,聚合物中sp^(2)C比例提升明显,sp^(3)C比例有少量提升,分子基团数目变化不大,密度主要通过提升sp^(2)C比例提升材料力学性能。研究结果为评估和理解硅掺杂辉光放电聚合物的结构和力学性能提供了新的视角和方法。 展开更多
关键词 反应分子动力学模拟 辉光放电聚合物 力学性能 硅掺杂
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蒽热生焦初期的反应分子动力学模拟 被引量：2
2
作者 杨海洋 任强 +2 位作者 范启明 周涵 王丽新 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期978-987,共10页
采用反应分子动力学模拟方法ReaxFF模拟蒽热生焦初期的反应过程,推测得到蒽缩合生成四聚体可能的反应途径。蒽在热生焦初期,首先通过氢转移反应引发生成自由基·C14H9,自由基·C14H9与周围的蒽分子结合生成自由基·C28H19,&... 采用反应分子动力学模拟方法ReaxFF模拟蒽热生焦初期的反应过程,推测得到蒽缩合生成四聚体可能的反应途径。蒽在热生焦初期,首先通过氢转移反应引发生成自由基·C14H9,自由基·C14H9与周围的蒽分子结合生成自由基·C28H19,·C28H19被周围的蒽分子夺去1个氢原子生成二聚物C28H18。二聚物C28H18通过氢转移反应生成自由基·C28H17,自由基·C28H17与周围的二聚物分子反应,可能生成三聚物C42H26,也可能生成四聚体自由基·C56H35。 展开更多
关键词 针状焦 蒽 液相炭化 分子模拟 反应分子动力学模拟
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激光诱导预氧化PAN炭化的反应分子动力学模拟 被引量：1
3
作者 姚良博 杨卫民 +1 位作者 谭晶 程礼盛 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期176-183,共8页
聚丙烯腈(PAN)分子向类石墨结构的转变过程在PAN基炭纤维的炭化过程中起着关键作用,研究激光诱导PAN分子的炭化过程对于进一步认识激光诱导PAN基炭纤维炭化机理有很大帮助。本文利用反应分子动力学方法模拟研究在2500 K下,激光诱导预氧... 聚丙烯腈(PAN)分子向类石墨结构的转变过程在PAN基炭纤维的炭化过程中起着关键作用,研究激光诱导PAN分子的炭化过程对于进一步认识激光诱导PAN基炭纤维炭化机理有很大帮助。本文利用反应分子动力学方法模拟研究在2500 K下,激光诱导预氧化PAN分子炭化过程与传统热处理诱导炭化的差异,分析了两种热处理方法过程中体系的能量变化、化学反应速率、原子波动状态及原子受力情况。结果表明,激光诱导过程由于激光具有使物体快速升温的特性,给辐射的炭纤维带来一定的热冲击应力,致使纤维内部原子波动加剧,活性原子数量增加,原子活性增大,与周边原子发生碰撞和化学反应的几率增大,从而促进石墨结构的形成。使用ReaxFF反应力场研究PAN分子的炭化过程,可以提供详细的反应分子动力学过程,有助于理解炭化过程中石墨结构的形成机理,同时也表明激光辐照PAN基炭纤维能得到更好的炭化效果。 展开更多
关键词 激光 炭纤维 聚丙烯腈 炭化 反应分子动力学模拟
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基于ReaxFF力场的对硝基苯酚臭氧氧化分子动力学模拟 被引量：9
4
作者 王子民 郑默 +4 位作者 谢勇冰 李晓霞 曾鸣 曹宏斌 郭力 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1399-1410,共12页
本文采用基于ReaxFF反应力场的分子动力学方法(ReaxFF MD),利用自主研发的国际首个基于GPU加速的ReaxFF MD程序系统GMD-Reax和独特的化学反应分析工具VARx MD,探索臭氧氧化对硝基苯酚的反应机理。通过模拟考察了300 K恒温条件下臭氧氧... 本文采用基于ReaxFF反应力场的分子动力学方法(ReaxFF MD),利用自主研发的国际首个基于GPU加速的ReaxFF MD程序系统GMD-Reax和独特的化学反应分析工具VARx MD,探索臭氧氧化对硝基苯酚的反应机理。通过模拟考察了300 K恒温条件下臭氧氧化水中对硝基苯酚的行为,获得了酚结构开环、CO_2生成、主要自由基(·OH、·O_2、·O)及团簇型自由基的数量演变趋势,并可定性描述六元环开环和CO_2生成均遵循伪一级反应动力学规律。反应机理分析表明酚类分子在水溶液中被臭氧氧化的路径主要经过攫氢、六元环开环、碳链的氧化分解三个阶段,也揭示了自由基和团簇型自由基在臭氧降解对硝基苯酚时所发挥的重要作用。本工作是应用ReaxFF MD分子模拟方法对常温水环境下臭氧降解酚类污染物反应机理研究的一个尝试,可为深入认识该机理及相关的实验、理论研究提供一定的参考。 展开更多
关键词 对硝基苯酚 臭氧 反应分子动力学模拟 自由基行为 反应机理
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三氯氢硅在氢气氛中的热分解及还原体系的反应分子动力学模拟
5
作者 李艳平 杨涛 +5 位作者 王洪勋 张城 温国胜 韩治成 蓝公家 严大洲 《化工进展》 2025年第8期4322-4330,共9页
针对多晶硅生产工艺中的化学气相沉积过程涉及的三氯氢硅在氢气氛中的热分解及还原体系开展微观层面的反应分子动力学模拟,定性和定量地探究了反应物H_(2)与氢自由基(H·)的数量配比对反应过程的微观作用机制的影响,并比较分析了不... 针对多晶硅生产工艺中的化学气相沉积过程涉及的三氯氢硅在氢气氛中的热分解及还原体系开展微观层面的反应分子动力学模拟,定性和定量地探究了反应物H_(2)与氢自由基(H·)的数量配比对反应过程的微观作用机制的影响,并比较分析了不同的反应体系中反应物SiHCl_(3)与H_(2)及H·、中间产物HCl与SiH_(2)Cl_(2)及SiH_(4)的动态演化情况及其主要的转化路径,为多晶硅化学气相沉积过程的工艺改进提供了基础的理论支撑。模拟结果表明,反应体系中H·的活泼性明显大于H_(2),H·的引入可以明显加快SiHCl_(3)分子在氢气氛中的热分解与还原过程,具体表现为加入初始反应体系的H·与H_(2)数量比越大,达到反应平衡时被转化的SiHCl_(3)分子越多;中间产物HCl分子的生成量与加入初始反应体系的H·的数量正相关;适量的H·可以促使SiHCl_(3)分子形成一氢代物,而过量的H·促使SiHCl_(3)分子形成多氢取代物,当实际反应体系的反应温度设置为1000K且SiHCl_(3)与H_(2)数量配比设置为1∶1时,有利于副产物SiH_(2)Cl_(2)的形成;为了在相对较低的反应温度(1000K)下得到中间产物SiH_(4),SiHCl_(3)与H_(2)的数量配比至少需要大于1∶1,增加反应体系中H_(2)的含量,有利于提高中间产物SiH_(4)的产量。 展开更多
关键词 三氯氢硅 气相热分解与还原 氢自由基 反应分子动力学模拟 动态演化
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煤粉富氧燃烧反应机制研究进展及展望
6
作者 张海 刘文扬 +3 位作者 曹俊杰 吴坤民 罗赛贝 范卫东 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第2期80-92,共13页
煤粉富氧燃烧技术作为实现燃煤电站二氧化碳高效捕集的关键途径,凭借其在碳减排领域展现出的巨大潜力,已成为全球能源与环境领域的研究焦点。在当前我国以煤为主的能源结构下,深入解析煤粉在富氧燃烧条件下的复杂反应网络与微观作用机制... 煤粉富氧燃烧技术作为实现燃煤电站二氧化碳高效捕集的关键途径,凭借其在碳减排领域展现出的巨大潜力,已成为全球能源与环境领域的研究焦点。在当前我国以煤为主的能源结构下,深入解析煤粉在富氧燃烧条件下的复杂反应网络与微观作用机制,对推进煤炭资源清洁高效利用具有重要意义。然而传统试验研究方法受限于宏观特性统计与微观反应细节的关联缺失,难以精确揭示不同因素对煤粉热解与燃烧过程的影响机制以及反应过程中分子层面的动态演变规律。近年来,随着计算化学的快速发展,基于反应分子动力学(ReaxFFMD)与密度泛函理论(DFT)的跨尺度模拟方法,为突破这一技术瓶颈提供了全新的研究范式。在研究对象方面,从煤的三维网格结构模型出发,拓展至类煤基质结构模型。基于分子以及量子化学的跨尺度研究,详细梳理了煤粉热解与燃烧过程中的产物释放规律,氮元素迁移特性以及主要反应机理;系统阐释了富氧燃烧特征气氛(CO_(2)、H_(2)O)对煤热解与燃烧过程的影响机制;深入探讨了在富氧条件下煤中特征组分(特征电子基团、金属原子)的作用机理。最后就揭示复杂煤结构内部反应过程、反应力场开发、分子模型修正等问题,对分子与量子跨尺度模拟进行了总结与展望,力图为新型富氧燃烧技术的开发奠定理论基础。 展开更多
关键词 煤粉富氧燃烧 煤热解 跨尺度模拟 分子反应动力学模拟 量子化学计算
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大气压等离子体降解环境毒素的机理研究
7
作者 张远涛 柴兆男 +3 位作者 孙滢 刘亚迪 王晓龙 赵彤 《高电压技术》 北大核心 2025年第6期2850-2871,共22页
随着社会持续发展和人类需求提升,环境毒素污染(包括抗生素、药物和真菌毒素等有机污染)问题日益凸显,对公众健康与经济发展构成重大挑战,是“健康中国”建设中必须要关注的问题。大气压冷等离子体(cold atmospheric plasma,CAP)作为一... 随着社会持续发展和人类需求提升,环境毒素污染(包括抗生素、药物和真菌毒素等有机污染)问题日益凸显,对公众健康与经济发展构成重大挑战,是“健康中国”建设中必须要关注的问题。大气压冷等离子体(cold atmospheric plasma,CAP)作为一种新兴的非热处理技术,为环境毒素去除提供了新途径、新理念与新方法。CAP通过产生大量活性粒子,高效、环保且非选择性地与环境毒素作用,展现出良好降解效果。然而,CAP中各活性粒子与环境毒素相互作用的深层机制尚待阐明,这限制了等离子体降解技术的进一步发展与产业化应用。为此基于反应分子动力学模拟方法,研究并总结了大气压冷等离子体产生的4种主要活性氧粒子(reactive oxygen species,ROS),与14种环境毒素(四环素类4种、真菌毒素类5种及头孢菌素类1—4代各1种)相互作用的关键反应及最终产物,全面揭示了ROS通过脱氢反应、加成反应、氧化反应、断键反应和开环反应等破坏关键活性位点的机制,并通过计算数据与实验结果相互验证,阐明了等离子体降解环境毒素所可能发生的共性反应与一般性规律,从而使预测等离子体与其他类似环境毒素的降解规律和降解产物成为可能,为等离子体降解环境毒素提供了理论基础,并将推动其工业化应用的发展。 展开更多
关键词 大气压冷等离子体 活性氧粒子 环境毒素 反应分子动力学模拟 ReaxFF力场 降解机制
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碳纳米管对环氧树脂复合介质电-热裂解特性的微观调控模拟 被引量：8
8
作者 倪潇茹 王健 +2 位作者 王靖瑞 李庆民 韩智云 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第22期5159-5167,共9页
环氧树脂的老化裂解是影响直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)设备安全运行的重要因素之一,通过添加一定质量分数的纳米粒子可有效调控其耐热性能。本文建立了四种交联环氧树脂模型,包括纯环氧树脂模型,以及未封端、半封端和全封端的碳... 环氧树脂的老化裂解是影响直流气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)设备安全运行的重要因素之一,通过添加一定质量分数的纳米粒子可有效调控其耐热性能。本文建立了四种交联环氧树脂模型,包括纯环氧树脂模型,以及未封端、半封端和全封端的碳纳米管/环氧树脂复合介质模型。基于反应力场ReaxFF,利用LAMMPS软件对四种介质模型开展电-热裂解的反应分子动力学模拟。结果表明,在裂解过程中,碳纳米管/环氧树脂复合介质模型的初始裂解温度均提高,其归一化分子数降低了约15%,裂解产生的小分子产物的数量和种类也有所减少。电-热裂解过程中温度占主导作用,主要发生的是热裂解,电应力的存在则造成各极性分子和基团沿电场方向运动。碳纳米管在一定程度上改善了环氧树脂的热稳定性,缓解了其电-热老化过程,其中未封端和半封端碳纳米管复合介质模型的效果更为显著,这为环氧树脂复合介质的微观调控提供辅助设计手段。 展开更多
关键词 环氧树脂 碳纳米管 电-热裂解 微观调控 反应分子动力学模拟
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防雷/防热涂层的雷击热解损伤的跨尺度模拟
9
作者 董琪 赵致远 +2 位作者 李婷 贾玉玺 张如良 《导弹与航天运载技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第5期85-91,133,共8页
雷电作用于涂层所致的直接效应具有瞬态性,为了在电-热-化学多物理场耦合分析的基础上深入研究涂层在雷击条件下的热解机制,开展了雷击极端升温条件下的涂层树脂热解反应分子动力学模拟,根据热解固相产物信息得到了虚拟热解度曲线并求... 雷电作用于涂层所致的直接效应具有瞬态性,为了在电-热-化学多物理场耦合分析的基础上深入研究涂层在雷击条件下的热解机制,开展了雷击极端升温条件下的涂层树脂热解反应分子动力学模拟,根据热解固相产物信息得到了虚拟热解度曲线并求解了涂层热解动力学方程,进而建立了防雷/防热涂层在雷击过程中的电-热-化学耦合的有限元模型,跨尺度计算涂层的雷击热解损伤。结果表明,模拟所得的涂层雷击完全热解区的损伤形貌及程度与试验结果吻合较好,该跨尺度方法能合理地预测涂层的雷击热解损伤,所构建的反应分子模拟方法为涂层雷击热解机制的研究提供了新思路。 展开更多
关键词 雷击防护涂层 雷击热解损伤 反应分子动力学模拟 有限元模拟 跨尺度计算
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DNP热分解机理的ReaxFF模拟
10
作者 兰贯超 张琳升 +4 位作者 刘学英 晁慧 李志华 曹端林 王建龙 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期491-501,共11页
为了研究3,4-二硝基吡唑(DNP)的热分解特性及机理,基于ReaxFF力场采用反应分子动力学方法对DNP热分解过程中的主要中间产物、最终产物和化学反应进行了模拟。采用绝热加速量热仪(ARC)对DNP进行热分解测试,收集分解产生的最终气体产物,... 为了研究3,4-二硝基吡唑(DNP)的热分解特性及机理,基于ReaxFF力场采用反应分子动力学方法对DNP热分解过程中的主要中间产物、最终产物和化学反应进行了模拟。采用绝热加速量热仪(ARC)对DNP进行热分解测试,收集分解产生的最终气体产物,采用质谱(MS)技术对收集到的气体产物进行鉴定。模拟结果表明,C_(3)HO_(4)N_(4)、C_(3)HO_(3)N_(4)、C_(3)HO_(2)N_(3)、C_(3)HNO_(2)、NO_(2)是DNP热分解过程中的主要中间产物,H_(2)O、CO_(2)、N_(2)是主要的最终产物。实验检测到的主要气体产物为H_(2)O、CO_(2)、N_(2),还检测到部分H_(2)、O_(2)和NH_(3)。根据模拟结果可知C_(3)HO_(3)N_(4)为最早生成的中间产物,H_(2)O为最早生成的最终产物。C_(3)HO_(3)N_(4)和N_(2)分别为中间产物和最终产物,其含量最大。通过分子动力学模拟得到了DNP热分解过程中的主要化学反应。根据得到产物的生成时间、丰度和主要化学反应,推测出了DNP的热分解机理。 展开更多
关键词 3 4-二硝基吡唑(DNP) 反应分子动力学模拟 ARC-MS技术 热分解机理
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