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高温下HMX热分解反应分子动力学模拟 被引量:1
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作者 陈芳 贾方硕 +3 位作者 陈瑶 李天浩 郭国琦 董羚 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第2期105-110,共6页
本文采用ReaxFF-lg反应分子动力学方法研究了奥克托金(HMX)在六种不同温度下的初始反应热分解过程,验证了ReaxFF-lg势函数对HMX体系的适用性,计算了不同温度下HMX体系势能、总物种演化趋势、初始反应产物以及指前因子和活化能.结果表明,... 本文采用ReaxFF-lg反应分子动力学方法研究了奥克托金(HMX)在六种不同温度下的初始反应热分解过程,验证了ReaxFF-lg势函数对HMX体系的适用性,计算了不同温度下HMX体系势能、总物种演化趋势、初始反应产物以及指前因子和活化能.结果表明,HMX热分解过程主要有三种初始分解机理:N-NO_(2)键的断裂,HONO的解离和主环上C-N键的断裂,计算得到的初始分解阶段活化能Ea和指前因子ln(A),与实验值相吻合. 展开更多
关键词 HMX 反应分子动力学(RMD) ReaxFF-lg 热分解 温度
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不同蔗糖浓度下β-乳球蛋白与花青素结合的分子动力学模拟
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作者 张喜才 胡霄 +3 位作者 黄业传 李蓉 阮军 李硕芳 《食品与生物技术学报》 北大核心 2025年第3期93-101,共9页
【目的】探究含乳植物饮料中蔗糖的添加对乳蛋白结构与性质、蛋白质与植物中小分子物质结合的影响。【方法】以β-乳球蛋白和花青素为研究对象,采用分子动力学模拟不同蔗糖浓度(0、0.25、0.50、0.75、1.00 mol/L)下两者的结合规律与蛋... 【目的】探究含乳植物饮料中蔗糖的添加对乳蛋白结构与性质、蛋白质与植物中小分子物质结合的影响。【方法】以β-乳球蛋白和花青素为研究对象,采用分子动力学模拟不同蔗糖浓度(0、0.25、0.50、0.75、1.00 mol/L)下两者的结合规律与蛋白质结构变化。【结果】花青素主要结合在β-乳球蛋白的疏水腔。以最优结合构象为起始结构,用GROMACS软件进行150 ns的分子动力学模拟,结果表明,蔗糖环境中β-乳球蛋白的结构更加稳定,氨基酸残基波动也更小;蛋白质的α螺旋数量增加,使蛋白质之间的氢键数量显著增加,同时伴随β折叠数量的减少。与对照组相比,β-乳球蛋白与花青素之间的结合自由能在0.25、0.50 mol/L蔗糖溶液中的变化较小,但在0.75 mol/L蔗糖溶液中显著增加,在1.00 mol/L蔗糖溶液中显著降低,该结合自由能的差异主要是由范德华力和氢键的变化引起的。【结论】蔗糖浓度的变化会造成花青素在β-乳球蛋白表面的结合位置和结合机理产生差异。 展开更多
关键词 Β-乳球蛋白 蔗糖 花青素 分子动力学
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AgCuTi/TiNi钎焊体系润湿铺展的分子动力学模拟
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作者 李玉龙 阎申 +1 位作者 涂冰 雷敏 《焊接学报》 北大核心 2025年第7期15-22,共8页
利用分子动力学模拟方法,探究了熔融AgCuTi在TiNi合金表面上的润湿铺展行为.研究了同温度为1 073,1 123,1 173 K和1 223 K,AgCuTi钎料分别在单晶和多晶TiNi合金表面上的润湿行为.通过分析密度分布和模拟平衡状态的润湿铺展图像,发现温... 利用分子动力学模拟方法,探究了熔融AgCuTi在TiNi合金表面上的润湿铺展行为.研究了同温度为1 073,1 123,1 173 K和1 223 K,AgCuTi钎料分别在单晶和多晶TiNi合金表面上的润湿行为.通过分析密度分布和模拟平衡状态的润湿铺展图像,发现温度的升高对润湿过程有明显的促进.在润湿过程中未观察到明显的溶解反应,反而形成了由Ag主导的前驱膜,而随着温度的升高熔融AgCuTi中也有少量的Cu和Ti扩散到TiNi基体中,同时基体中的少量Ti也向钎料中扩散.通过分析均方位移,发现前驱膜的形成面积随着温度的升高也相应增大.液滴的润湿铺展呈现各向同性,形成规整的圆形铺展区域.通过分析熔融AgCuTi在单晶基体和多晶基体上的润湿特性,发现晶界的存在会对润湿铺展过程有显著的促进. 展开更多
关键词 TINI合金 AgCuTi钎料 润湿铺展 钎焊 分子动力学
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考虑晶格缺陷的单晶4H-碳化硅纳米划擦过程分子动力学仿真研究
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作者 黄向明 蔡云辉 +2 位作者 任莹晖 何洪 陈永福 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期97-105,共9页
关于具有晶格缺陷的单晶碳化硅(SiC)纳米磨削机理尚未完全明晰,通过分子动力学仿真模拟系统,对含晶格缺陷的单晶碳化硅进行了纳米划擦机理的研究.建立了包括金刚石磨粒和具有不同晶格缺陷的4H-SiC仿真模型,通过分子动力学仿真揭示了不... 关于具有晶格缺陷的单晶碳化硅(SiC)纳米磨削机理尚未完全明晰,通过分子动力学仿真模拟系统,对含晶格缺陷的单晶碳化硅进行了纳米划擦机理的研究.建立了包括金刚石磨粒和具有不同晶格缺陷的4H-SiC仿真模型,通过分子动力学仿真揭示了不同缺陷类型对原子间势能、温度、应力和加工性能等关键参数的影响.研究发现,空位缺陷会造成工件原子间势能的不稳定,进而导致划擦后工件温度升高至671 K,而位错缺陷则显示出相对的稳定性.在纳米划擦过程中,含有位错缺陷的晶体展现了最高的平均范式等效应力,达到5.29 GPa.相比之下,存在空位缺陷的晶体表现出较低的应力,为5.07 GPa.这一结果揭示了空位缺陷能够降低材料的屈服强度,从而促进原子移除过程;而位错缺陷则提升了屈服强度,对原子的去除构成了阻碍.此外,空位缺陷抑制了位错成核并减小了损伤层厚度,而位错缺陷导致了明显的位错形成和更深的损伤层. 展开更多
关键词 碳化硅 晶格缺陷 分子动力学 纳米划擦 损伤层厚度
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基于分子动力学模拟的挤压铸造工艺参数研究
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作者 邓建新 黄海宾 王令 《热加工工艺》 北大核心 2025年第2期120-125,131,共7页
挤压铸造工艺参数设计是挤压铸造的关键,目前主要通过物理实验和数值模拟来确定,成本高,效率低,不便于观察微观机理。结合分子动力学解释微观机理的独特优势,建立了基于分子动力学的挤压铸造成形机理模拟方法,构建了7075铝合金多晶体分... 挤压铸造工艺参数设计是挤压铸造的关键,目前主要通过物理实验和数值模拟来确定,成本高,效率低,不便于观察微观机理。结合分子动力学解释微观机理的独特优势,建立了基于分子动力学的挤压铸造成形机理模拟方法,构建了7075铝合金多晶体分子铸造模型,使用分子动力学软件模拟该铝合金的挤压铸造成形过程,从微观角度研究了工艺参数对铸件性能和微观结构的影响,并得到最佳工艺参数。研究结果可为挤压铸造工艺参数设计及其材料选择提供新方法,节省大量设计时间和资源。 展开更多
关键词 挤压铸造 工艺参数 分子动力学 7系铝合金 挤压压力
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天然气膜分离提氦的分子动力学模拟研究进展
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作者 董航 梁筱万 +2 位作者 郭男 张顺克 赵健 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第17期7023-7030,共8页
氦气是一种极其重要却又十分稀缺的资源。在中国,氦气的主要来源是从天然气中提取。天然气中氦气的含量较低,因此提取的难度较大,天然气膜分离提氦技术是近年来比较热门的技术,但该项技术目前尚不成熟,实际实验的难度较大,通过分子动力... 氦气是一种极其重要却又十分稀缺的资源。在中国,氦气的主要来源是从天然气中提取。天然气中氦气的含量较低,因此提取的难度较大,天然气膜分离提氦技术是近年来比较热门的技术,但该项技术目前尚不成熟,实际实验的难度较大,通过分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟就可以很好地解决相关的问题。综述了近年来用于MD模拟天然气膜分离提氦热门的膜材料,采用MD模拟时膜模型的构建方法,模拟力场的选择以及对膜材料分离性能的评价方法。二维类石墨烯薄膜和混合膜材料是目前比较热门的膜材料,COMPASS和UFF力场的应用比较广泛,氦透过大多数膜材料的能量势垒较低,多数膜材料对氦气和甲烷的选择性和渗透率都较高,研究结果对膜分离天然气提氦实际投产具有很好的指导意义。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 氦气 天然气提氦 膜分离
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基于定量XRD的碱激发胶凝材料分子动力学模拟
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作者 王晴 李赫维 +2 位作者 丁兆洋 张强 赵明宇 《建筑材料学报》 北大核心 2025年第5期483-490,共8页
提出了一种碱激发胶凝材料分子模型搭建方法,采用Rietveld精修和内标法定量X射线衍射技术(QXRD)分析了碱激发胶凝材料的晶相成分,并与X射线荧光分析(XRF)结果对照分析了非晶相化学成分,采用X射线衍射(XRD)分峰法得到碱激发胶凝材料非晶... 提出了一种碱激发胶凝材料分子模型搭建方法,采用Rietveld精修和内标法定量X射线衍射技术(QXRD)分析了碱激发胶凝材料的晶相成分,并与X射线荧光分析(XRF)结果对照分析了非晶相化学成分,采用X射线衍射(XRD)分峰法得到碱激发胶凝材料非晶相的近程有序结构,利用Materials Studio软件搭建了水化硅铝酸钠(N‑A‑S‑H)和水化硅铝酸钙(C‑A‑S‑H)的结构,并通过分子动力学模拟径向分布函数和体积模量进行了验证.结果表明:N‑A‑S‑H凝胶的近程有序结构与方钠石接近;C‑A‑S‑H凝胶的近程有序结构与水化钙铝黄长石接近.通过径向分布函数与体积模量验证了搭建模型的准确性.本文的模型搭建方法基于真实样品的XRD测试结果,与单一采用软件模拟的方法相比具有更好的真实性和创新性. 展开更多
关键词 碱激发胶凝材料 反应产物 X射线衍射 RIETVELD精修 XRD分峰法 分子动力学模拟
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内蒙古褐煤大分子结构模型优化与高温燃烧机理的分子动力学模拟研究
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作者 贾进章 田昊 +3 位作者 贾鹏 赵丹 王东明 宋海龙 《煤炭转化》 北大核心 2025年第2期35-46,共12页
在分子水平上了解褐煤的高温燃烧机理是至关重要的。通过工业分析和元素分析,XPS,^(13)C NMR核磁共振实验和表征数据构建了内蒙古褐煤大分子结构模型并对其进行了结构优化,基于反应力场分子动力学(ReaxFF MD)模拟,利用AMS软件研究了其在... 在分子水平上了解褐煤的高温燃烧机理是至关重要的。通过工业分析和元素分析,XPS,^(13)C NMR核磁共振实验和表征数据构建了内蒙古褐煤大分子结构模型并对其进行了结构优化,基于反应力场分子动力学(ReaxFF MD)模拟,利用AMS软件研究了其在2500 K~4000 K高温下的燃烧行为,重点分析了4000 K高温下的燃烧特性。通过ReaxFF MD的模拟结果得出了褐煤高温燃烧过程中的主要气体和自由基产物的反应占比,确定了褐煤高温燃烧的主要气相产物(CO_(2),CO,H_(2)O,O_(2))和活性物种(·O,·H,·OH,·CHO,·CH_(2)O,·CHO_(2))。通过MS软件的Dmol^(3)模块,重点分析了主要燃烧产物的静电式分布和扩散特性。结果表明:内蒙古褐煤的燃烧过程包括多种复杂的物理化学相互作用;通过静电势分布和扩散特性分析发现,自由基在燃烧链反应中生成和消耗对燃烧过程的维持至关重要(特别是·OH和·H),电势分布显示出明显的高活性特征,扩散特性表现出高扩散性和高迁移性,表明高温环境下的扩散和反应活性对燃烧效率和链反应的延续起到了关键作用,进一步揭示高温可以有效促进自由基的生成和消耗,从而优化燃烧效率并减少污染物的生成。 展开更多
关键词 褐煤燃烧 分子结构模型 REAXFF MD 模拟 高温燃烧 自由基动力学
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基于分子动力学的硅晶圆均匀减薄磨削研究
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作者 黄绍服 吴义城 赵茂俞 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第1期133-140,共8页
超精密减薄磨削加工是半导体硅晶圆制造的关键工艺环节之一。然而,亚表面裂纹、残余应力和微结构的晶格畸变是减薄磨削产生的主要损伤缺陷。通过硅晶圆的减薄磨削,研究等效应变和残余应力的分布,评价磨削损伤。首先,分别建立球形和三棱... 超精密减薄磨削加工是半导体硅晶圆制造的关键工艺环节之一。然而,亚表面裂纹、残余应力和微结构的晶格畸变是减薄磨削产生的主要损伤缺陷。通过硅晶圆的减薄磨削,研究等效应变和残余应力的分布,评价磨削损伤。首先,分别建立球形和三棱锥单颗粒金刚石磨削硅晶圆的分子动力学模拟模型,应用Lammps模拟软件,设计硅晶圆转速、砂轮转速、磨削量为工艺参数,模拟硅晶圆减薄磨削。其次,获得硅晶圆表面的应变、等效应变分布数据。将磨削时硅晶格上原子发生形变相对位移值作为损伤评价目标,计算损伤值。在此基础上,在φ300 mm硅晶圆磨削后样品上的7个位置上,分别进行10 mm×10 mm×0.3 mm的取样,应用Roman光谱仪,测试、获得每个取样点处的平均残余应力。进一步,通过硅晶圆磨削的模拟和试验测试,获得了不同位置各X、Y、Z方向应变、等效应变和残余应力的分布,结果显示硅晶圆表面的等效应变相差8.1%,残余应力相差9%。最终,表明该磨削的等效应变、残余应力分布均匀,工艺参数合理、可行,可为硅晶圆的超精密、高效减薄磨削加工提供理论依据。 展开更多
关键词 硅晶圆 分子动力学仿真 磨削 应变 残余应力
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基于网络药理学、分子对接和分子动力学探讨犀角地黄汤治疗糖尿病足溃疡的作用机制
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作者 郑炜 马琳 +3 位作者 刘佳 张瑞华 赵杰 魏伟 《天津师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期14-22,共9页
为了解犀角地黄汤(RHRD)治疗糖尿病足溃疡(DFU)的分子机制,应用网络药理学和分子动力学模拟方法,通过TCMSP数据库、BATMAN-TCM和文献检索搜索犀角地黄汤中药成分的活性成分及其靶点,然后从GeneCards、CTD、OMIM、TTD和DrugBank数据库中... 为了解犀角地黄汤(RHRD)治疗糖尿病足溃疡(DFU)的分子机制,应用网络药理学和分子动力学模拟方法,通过TCMSP数据库、BATMAN-TCM和文献检索搜索犀角地黄汤中药成分的活性成分及其靶点,然后从GeneCards、CTD、OMIM、TTD和DrugBank数据库中检索DFU的疾病靶点.分析药物靶点和疾病靶点的交叉靶点,使用Cytoscape 3.7.1软件构建成分-靶点(CT)网络,在String平台上构建治疗靶点的蛋白质相互作用(PPI)网络,并对关键基因进行筛选.在DAVID数据库中进行GO和KEGG富集分析.用AutoDock进行分子对接以预测RHRD有效成分与核心靶点的结合,随后用Gromacs进行分子动力学模拟,观察靶蛋白中的相互作用和构象变化.以HaCaT细胞为实验材料,通过MTT实验和细胞划痕实验检测高糖条件下RHRD对HaCaT细胞的保护作用.结果显示:(1)共筛选出32种活性成分、419个药物靶点、14036个疾病靶点和384个治疗靶点;(2)通过CT网络和PPI网络分析获得了核心活性成分(槲皮素、山柰酚、梓醇、黄芩素)和核心靶点(TP53、AKT1、HSP90AA1、STAT3、MAPK1),主要涉及脂质与动脉粥样硬化、Th17细胞分化通路、糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路和MAPK信号通路等;(3)分子对接结果表明,RHRD有效成分与核心靶点之间存在很强的结合亲和力,分子动力学模拟证实了RHRD有效成分与这些靶点的稳定结合;(4)MTT实验结果显示RHRD可以保护HaCaT细胞免受高糖诱导的细胞损伤,细胞划痕实验结果显示RHRD能够显著诱导伤口愈合. 展开更多
关键词 犀角地黄汤 糖尿病足溃疡 网络药理学 分子动力学模拟 蛋白质相互作用
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向列相液晶材料相变过程分子动力学模拟
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作者 刘春波 孙智 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第4期710-715,共6页
随着液晶引流微驱动研究的深入,驱动介质的物理参数作为影响驱动性能的重要因素,研究必要性日益突显。本研究以模拟计算液晶材料物理参数为目标,新型热致性液晶材料82832为研究对象,运用分子动力学方法对其相变过程进行研究。运用适合... 随着液晶引流微驱动研究的深入,驱动介质的物理参数作为影响驱动性能的重要因素,研究必要性日益突显。本研究以模拟计算液晶材料物理参数为目标,新型热致性液晶材料82832为研究对象,运用分子动力学方法对其相变过程进行研究。运用适合液晶相分子动力学模拟的Gay-Berne力场,构建了数值计算模型,确定了模拟参数,得到了无量纲温度0.75、0.85与0.95时分子的排列状况,进而得到82832材料宏观相变温度。模拟结果与DSC及参数测量实验结果吻合较好。本文研究成果为后续运用分子动力学方法求解复杂液晶材料物理参数奠定了理论基础。 展开更多
关键词 向列相 液晶82832 DSC测试 分子动力学 Gay-Berne力场
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皮秒脉冲激光对4H-SiC材料内部烧蚀改性的分子动力学模拟研究
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作者 华军 谢云龙 +2 位作者 黄磊 王宇烜 姚建武 《激光技术》 北大核心 2025年第4期597-603,共7页
为了分析超快脉冲激光与4H-SiC在原子尺度的相互作用,采用双温模型的分子动力学方法,模拟研究了皮秒激光烧蚀4H-SiC内部的表现过程,并对不同激光能量强度辐照下4H-SiC内部的熔化温度、温度场、原子轨迹、烧蚀区域进行了分析。结果表明,... 为了分析超快脉冲激光与4H-SiC在原子尺度的相互作用,采用双温模型的分子动力学方法,模拟研究了皮秒激光烧蚀4H-SiC内部的表现过程,并对不同激光能量强度辐照下4H-SiC内部的熔化温度、温度场、原子轨迹、烧蚀区域进行了分析。结果表明,皮秒激光与4H-SiC相互作用的过程主要是热烧蚀,烧蚀过程在激光脉冲结束后才会剧烈进行,且激光能量强度越大烧蚀过程越剧烈,烧蚀区域也越不规则;4H-SiC晶格熔化温度与体系压强有关,当系统体系压强为6.1 GPa时,晶格熔化温度为3230 K,高于其常压下晶格熔化温度2827 K约400 K,且当体系压强越大时,晶格熔化所需温度越高。这一结果为皮秒激光用于隐形切割4H-SiC提供了理论参考。 展开更多
关键词 激光技术 隐形切割 分子动力学 双温模型 4H-SIC
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硅烷偶联剂改性纳米MgO/PP热力学性能分子动力学模拟
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作者 李亚莎 王福达 +3 位作者 王佳敏 王桂斌 周朝威 吴雕 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第5期1-10,19,共11页
聚丙烯(PP)因具有高击穿强度、低损耗及高耐压等优异性能,被广泛用于金属化薄膜电容器的介电材料。然而在运行过程中,PP薄膜长期承受着高温和机械应力,加剧了薄膜绝缘劣化。因此,为提高PP热力学性能,基于分子动力学模拟方法,构建了纯PP... 聚丙烯(PP)因具有高击穿强度、低损耗及高耐压等优异性能,被广泛用于金属化薄膜电容器的介电材料。然而在运行过程中,PP薄膜长期承受着高温和机械应力,加剧了薄膜绝缘劣化。因此,为提高PP热力学性能,基于分子动力学模拟方法,构建了纯PP、半径0.4 nm与0.6 nm球形纳米MgO/PP复合模型,以及经三种硅烷偶联剂(KH550,KH560,KH570)修饰的MgO/PP的复合模型。通过计算玻璃化转变温度、热导率、内聚能密度、相互作用能、自由体积分数、均方位移、拉伸弹性模量和体积模量,从原子尺度探讨纳米MgO颗粒及其表面功能化修饰对PP基体热力学性能的调控机制。结果表明,纳米MgO可以改善PP的耐热性能和力学性能,半径0.6 nm的MgO的PP复合体系玻璃化转变温度提升54 K,热导率提高8.96%,拉伸弹性模量和体积模量也有小幅增高。纳米MgO以及KH550,KH560,KH570三种硅烷偶联剂修饰的纳米MgO与PP均有良好的相容性,且KH570修饰的纳米MgO相容性最好。热力学方面,MgO-KH570/PP复合材料具有更优异的热力学性能,其玻璃化转变温度相较于纯PP提升73 K,热导率提高了31.84%,同时自由体积分数减小16.1%,分子链的运动得到抑制,拉伸弹性模量和体积模量也有更明显的提升。该工作对改性纳米MgO在金属化薄膜中的应用及提高PP热力学性能提供了参考。 展开更多
关键词 聚丙烯 纳米MgO 硅烷偶联剂 分子动力学 力学性能
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激光冲击诱导镍基高温合金极端应变率拉伸变形行为的分子动力学研究
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作者 盛湘飞 袁文志 +2 位作者 苟江龙 朱明晋 李智 《表面技术》 北大核心 2025年第13期171-183,共13页
目的揭示镍基高温合金(GH4169)在激光冲击诱导极端应变率下拉伸变形力学响应的变化规律,以及材料微观组织结构的演变机制。方法采用分子动力学建立极端应变率条件下不同合金元素组分及晶体结构的拉伸变形仿真分析模型。结果在10^(9) s^(... 目的揭示镍基高温合金(GH4169)在激光冲击诱导极端应变率下拉伸变形力学响应的变化规律,以及材料微观组织结构的演变机制。方法采用分子动力学建立极端应变率条件下不同合金元素组分及晶体结构的拉伸变形仿真分析模型。结果在10^(9) s^(-1)应变率条件下拉伸,3种合金元素组分单晶模型的弹性模量分别为240、237、217 GPa,极限抗拉强度分别为28.3、27.1、17.6 GPa;对于8种合金元素组分的模型,在10^(8)、10^(9)、10^(10)s^(-1)等3种应变率条件下拉伸,单晶模型的弹性模量均为217 GPa,极限抗拉强度分别为17.1、17.6、18.7 GPa;多晶模型的弹性模量分别为213、220、226 GPa,极限抗拉强度分别为9.6、10.3、11.8 GPa。结论8种合金元素组分对应单晶模型的弹性模量和极限抗拉强度与实验结果更接近。在相同拉伸变形条件和特定晶体取向前提下,晶体类型对材料弹性模量的影响较小。另外,单晶模型在极端应变率条件下表现出更高的塑性变形抗力。多晶模型因晶粒尺寸低于10 nm,在变形过程中其位错形态及其分布均表明存在逆Hall-Petch效应,且该效应的形成与材料在极端应变率条件下发生塑性变形时晶粒内部出现的位错增殖导致位错塞积,以及位错滑移至晶界附近并被其吸收这2种现象的进行速度之间的竞争机制有关;在极端应变率拉伸变形过程中,弹性模量对应变率变化的敏感度不高。极限抗拉强度随着应变率的增加而增加,表现出明显的应变率强化现象。此外,当应变率达到10^(10)s^(-1)时,因位错滑移时间较短,单晶与多晶模型晶粒内部均出现了位错增殖和由位错墙组成的亚晶界。多晶模型因晶粒内部位错增殖速度大于滑移至晶界被吸收的速度,这在一定程度上削弱了逆Hall-Petch效应导致材料塑性变形抗力降低的影响。 展开更多
关键词 激光冲击 镍基高温合金 逆Hall-Petch效应 极端应变率 分子动力学
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基于分子动力学模拟的氧化石墨烯改性沥青界面力学性能研究
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作者 黄立新 苏广厦 罗伟伦 《武汉科技大学学报》 北大核心 2025年第4期279-288,共10页
本文采用分子动力学模拟方法,研究了氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能。首先搭建氧化石墨烯沥青复合材料模型,然后通过界面的模拟拉拔实验,计算得到氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能参数,探讨了温度、氧化率、石墨烯氧化类型及拉拔速... 本文采用分子动力学模拟方法,研究了氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能。首先搭建氧化石墨烯沥青复合材料模型,然后通过界面的模拟拉拔实验,计算得到氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能参数,探讨了温度、氧化率、石墨烯氧化类型及拉拔速率对界面力学性能的影响。结果表明,当温度低于玻璃化转换温度时,界面应力最大值随温度升高而增大,当温度超过玻璃化转换温度后,界面应力最大值随温度升高而减小,温度对氧化石墨烯改性沥青界面力学性能具有较大影响。当氧化率从0逐步增加到10%时,界面应力最大值不断增大,对界面的黏结性能有促进作用。当氧化率从10%逐步增加到30%时,界面应力最大值不断减小,导致界面黏结性能下降。在氧化率不变的情况下,界面应力最大值随着羧基占比增加而减小,羟基和羧基两种含氧官能团的比例对界面黏结性能有较大影响。随着拉拔速率提高,界面应力最大值增加,拉拔速率对界面黏结性能也有影响。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 氧化石墨烯 沥青 复合材料 界面力学性能 黏结性能
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烟煤抑尘剂的制备及分子动力学模拟
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作者 张迎新 高江帆 +1 位作者 杨康 杨永凤 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第7期2656-2665,共10页
为避免煤炭开采、运输过程中产生扬尘污染大气,通过单因素试验,优选出表面活性剂快速渗透剂T、高分子聚合物羧甲基纤维素钠、无机盐氯化钙作为烟煤复合型抑尘剂的单体组分,以沉降时间、抗蒸发性、结壳硬度作为评价指标,通过正交试验确... 为避免煤炭开采、运输过程中产生扬尘污染大气,通过单因素试验,优选出表面活性剂快速渗透剂T、高分子聚合物羧甲基纤维素钠、无机盐氯化钙作为烟煤复合型抑尘剂的单体组分,以沉降时间、抗蒸发性、结壳硬度作为评价指标,通过正交试验确定烟煤抑尘剂各组分的最佳配比。测试烟煤抑尘剂抗风蚀性能,表征喷洒抑尘剂后的煤样。试验结果表明:与传统喷雾降尘相比,烟煤抑尘剂拥有良好的抗风蚀性,喷洒至煤尘表面形成的固化层能持续抵御8 m/s风速的侵蚀;模拟结果表明:相对煤-水两相吸附界面,喷洒烟煤抑尘剂后固液两相界面形成了更厚的吸附层,水分子运动更剧烈,显著增加了二者的结合能力。 展开更多
关键词 安全卫生工程技术 烟煤 抑尘剂 分子动力学模拟 氢键吸附
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表面接枝KH550的石墨烯改性聚二甲基硅氧烷热力学性能的分子动力学模拟
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作者 李亚莎 田泽 +3 位作者 王璐敏 庞梦昊 曾跃凯 赵光辉 《材料导报》 北大核心 2025年第2期257-262,共6页
为分析表面接枝有硅烷偶联剂KH550的石墨烯对聚二甲基硅氧烷(PDMS)性能的影响,本工作采用分子动力学的方法对纯PDMS、未接枝KH550的石墨烯改性PDMS,以及表面接枝KH550的石墨烯(接枝密度分别为6%和12%)改性PDMS进行建模,从微观角度对比... 为分析表面接枝有硅烷偶联剂KH550的石墨烯对聚二甲基硅氧烷(PDMS)性能的影响,本工作采用分子动力学的方法对纯PDMS、未接枝KH550的石墨烯改性PDMS,以及表面接枝KH550的石墨烯(接枝密度分别为6%和12%)改性PDMS进行建模,从微观角度对比分析改性后PDMS热力学性能的提升。模拟结果表明,在PDMS中掺杂石墨烯或在石墨烯表面接枝KH550后再与PDMS混合,均能改善PDMS热导率、玻璃化转变温度、自由体积、均方位移及水分子的扩散系数和结合能等热力学性能。在含水模型中,接枝密度为6%和12%的表面接枝KH550石墨烯改性PDMS相较于纯PDMS 250 K热导率分别提高25.6%和21.6%,玻璃化转变温度分别提高70 K和77 K。对比接枝KH550的石墨烯改性PDMS的含水与不含水的模型可知,水分子能够提高均方位移,降低玻璃化转变温度和减小自由体积,同时水分子扩散系数及结合能随温度与接枝密度的不同而有所差异。本研究的结果可为减少冰闪电压对电力系统影响的实验研究提供参考,同时对研发输电线路融冰、疏水性材料提供理论支撑。 展开更多
关键词 聚二甲基硅氧烷(PDMS) 硅烷偶联剂 KH550 热导率 扩散系数 分子动力学模拟
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纳米尺度下水液滴撞击固体表面润湿性行为的分子动力学模拟 被引量:1
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作者 王美婷 祁影霞 +5 位作者 陶杰 陈曦 杨宇水 张蕾 刘妮 杨果成 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第2期91-97,共7页
本文采用分子动力学方法研究纳米尺度下水液滴碰撞铜壁面的润湿过程,水滴温度和固液作用强度对润湿性行为的影响以及直径为4.67 nm球形液滴在273 K-353 K温区、固液作用强度在1-3范围内,水滴的润湿行为和平衡接触角与温度、固液作用强... 本文采用分子动力学方法研究纳米尺度下水液滴碰撞铜壁面的润湿过程,水滴温度和固液作用强度对润湿性行为的影响以及直径为4.67 nm球形液滴在273 K-353 K温区、固液作用强度在1-3范围内,水滴的润湿行为和平衡接触角与温度、固液作用强度之间的变化关系.研究结果显示:液滴在不同润湿性壁面上会产生明显不同的润湿演化特性.模拟结果表明对于亲水材料,由于壁面附近水分子所受的势能束缚随温度升高而增强,平衡接触角则相应减小;对于疏水材料,由于随温度的升高分子之间增加的势能大于固液之间增加的势能而表现出平衡接触角随着温度升高而增大的趋势.因此,针对其材料亲水性能,可以通过改变温度影响其润湿行为,从而提高传热、传质和自清洁性能. 展开更多
关键词 润湿性 接触角 分子动力学模拟 纳米液滴
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TiO_(2)纳米颗粒烧结机制分子动力学模拟 被引量:1
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作者 戴月明 周梅芳 +2 位作者 沈建华 姜海波 李春忠 《化工进展》 北大核心 2025年第4期2202-2214,共13页
氯化钛白是化工、储能等领域重要的无机原料,其性能受到烧结热处理等多因素控制。传统实验手段难以准确量化烧结过程,而分子动力学模拟能从原子尺度准确评估烧结的动态演化过程,但现有研究对诸如温度、粒度、排列方式等因素的机理阐释... 氯化钛白是化工、储能等领域重要的无机原料,其性能受到烧结热处理等多因素控制。传统实验手段难以准确量化烧结过程,而分子动力学模拟能从原子尺度准确评估烧结的动态演化过程,但现有研究对诸如温度、粒度、排列方式等因素的机理阐释比较单一局限。本文引入非等径多颗粒模型、烧结颈尺寸、Lindemann指数和表观活化能等有效表征参数,通过分子动力学模拟系统研究了温度、粒度及排列方式对TiO_(2)纳米颗粒的烧结行为的影响。结果表明,升高温度有利于激发剧烈的原子迁移扩散,加速烧结体的致密化进程。温度相同时,较小粒径的TiO_(2)纳米颗粒烧结速率更快,但易被较大粒径颗粒吸收融合。此外,颗粒排列方式也会影响烧结行为,堆垛排列比线性排列有更明显的烧结优势。烧结初期主要通过表面扩散生长,而后期通过晶界扩散致密化。研究结果对优化工业烧结参数、制备高性能纳米材料具有指导意义。 展开更多
关键词 二氧化钛 纳米粒子 烧结 分子动力学模拟 扩散
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分子动力学模拟脉冲电场对高盐腌制牛肉细胞膜结构影响 被引量:1
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作者 陈甜 韩敏义 +4 位作者 郭雨晨 贾婧文 白云 冯宪超 徐幸莲 《农业工程学报》 北大核心 2025年第6期288-298,共11页
从分子层面上探索细胞膜的分子动力学行为和纳米通道的形成过程,可避免传统方法的局限性,该研究对不同电场强度(2、3、4kV/cm)处理下的牛肉腌制前后进行电阻抗参数分析,并设计了一种基于分子动力学的计算机模拟方案,评估脂双层在模拟过... 从分子层面上探索细胞膜的分子动力学行为和纳米通道的形成过程,可避免传统方法的局限性,该研究对不同电场强度(2、3、4kV/cm)处理下的牛肉腌制前后进行电阻抗参数分析,并设计了一种基于分子动力学的计算机模拟方案,评估脂双层在模拟过程中的密度分布、均方位移、径向分布函数及回转半径等。结果显示,随着电场强度的增加,样品的阻抗幅值减少,相位角增大,经NaCl腌制后,不同场强处理的样品之间的幅值和相位角的差异均缩小,添加4 kV/cm的电场,可以加速膜中脂双层分子的迁移,形成纳米通道,而8%NaCl不会破坏生理水平下细胞膜的结构,高盐体系中NaCl更倾向于通过纳米通道。结果表明,脉冲电场处理会破坏细胞膜的完整性,且其遭到破坏的程度与电场强度有关,高盐体系下NaCl对稳定穿孔的结构起到积极作用。研究结果为优化肉品腌制工艺、设计细胞膜结构在电场作用下的纳米通道等提供参考。 展开更多
关键词 脉冲电场 牛肉腌制 分子动力学模拟 电阻抗 纳米通道
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