检索结果-南通市图书馆

作者：张庆文华东师范大学

学位级别：硕士

铍是一种碱土金属,位于元素周期表的第1IA族。铍在地球上比较稀少,在地壳中含量约为0.001%。金属铍对液体金属具有抗腐蚀性,经常被用作核反应堆的中子减速剂;由于铍的密度小、弹性模数高和热稳定性好,铍铜合金还被用于制造不发生火花的... 详细信息

铍是一种碱土金属,位于元素周期表的第1IA族。铍在地球上比较稀少,在地壳中含量约为0.001%。金属铍对液体金属具有抗腐蚀性,经常被用作核反应堆的中子减速剂;由于铍的密度小、弹性模数高和热稳定性好,铍铜合金还被用于制造不发生火花的工具,如航空发动机的关键运动部件、精密仪器等。由于铍在地球上的储存量少,而且在核反应堆、航空等领域发挥着巨大的作用,所以我们必须对其进行有效合理的利用,而这就要求我们对其结构性质有较好的认识。虽然Be的原子核外面只有四个电子,但是在理论上对其基本结构问题的研究还存在着较大的不足。常温常压下,Be最稳定的结构是六角密堆积相(hcp,空间群P63/MMC),该相在1530±10K时相变成体心立方相(bcc,空间群IM 3M),直到1560K时融化为液体。然而,理论上至今为止依靠简谐近似或者准简谐近似(Quasiharmonic Approximation,QHA)进行的计算都未能对该问题给出合理的解释。科研人员普遍认为在上述低压高温条件下,bcc的非简谐效应对bcc的自由能的贡献较hcp的大,并最终导致了在1530K左右发生了α→β相变。本质上,相变反应的是结构稳定性的变化,而结构稳定性包括热力学稳定性和动力学稳定性两方面。通常描述动力学稳定性常用的方法是简谐近似计算结构的声子谱。许多元素的bcc结构通过简谐近似计算得到的声子谱存在虚频,这样的结构通常被认为是不稳定的。实际上有许多元素和化合物的bcc结构在一定温度下声子谱是不存在虚频的,甚至热力学稳定性也较hcp结构要好。然而由于涉及到非简谐项的贡献,该矛盾长期以来没有得到很好的处理。针对这个问题,***发明了自洽从头分子动力学(SCAILD),该方法通过在能量计算中引入非简谐项,对许多材料的处理都收到了很好的修正效果。在本论文中,我们利用该方法处理了铍的相变问题,得到了高温下不存在虚频的bcc声子谱,在此基础上我们引入了准简谐近似(QHA)并尝试Wallace内禀非简谐修正,最终得到了与实验定性相符的结论。

关键词：密度泛函理论自洽从头分子动力学(SCAILD) 非简谐修正铍

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第一性原理预测AlH3的低能结构

第一性原理预测AlH3的低能结构

作者：孙守田华东师范大学

学位级别：硕士

在过去的几十年里,为了解决化石燃料如石油和天然气的大量使用造成的环境问题,人们开始研究新能源及其利用方法。氢是地球上储量最丰富的元素,作为能源有着很大的应用潜力。与石油不同的是,氢能是可再生的,它可以很方便的从其他物质中... 详细信息

在过去的几十年里,为了解决化石燃料如石油和天然气的大量使用造成的环境问题,人们开始研究新能源及其利用方法。氢是地球上储量最丰富的元素,作为能源有着很大的应用潜力。与石油不同的是,氢能是可再生的,它可以很方便的从其他物质中提取。此外,在氢的应用过程中,副产品是水对环境没有任何的污染。然而这种能源不易存储,给实际应用带来了限制。其中一个可行的方法是把氢储存在储氢材料中。考虑到实际应用,作为储氢材料还要有以下几个要求:要有比较高的储氢重量和储氢体积、在适中的温度和压强下能够释放出氢气以及比较廉价的加注方法。为此美国能源部(DOE)提出到2010年储氢材料要达到储氢重量百分比6.0 wt.%和密度45g/L的目标。其中一个新型储氢材料AlH有着较高的储氢重量和储氢体积,可以达到美国能源部的目标(即所谓的DOE targets)。铝的氢化物,化学式AlH,是一种很有潜力的储氢材料。这种材料储氢量大、体积小、质地轻,含氢量约10wt.%(质量百分比),理论上氢的密度为148g/L,这个密度是液态氢的两倍多。然而这种材料是不稳定的,即使在室温下也能够分解成氢气和铝。实验表明,AlH至少有七种不同的相。目前已发现的相只有四个,每个相结构内部的H和Al的键合方式也各不相同。在本篇文章里,我们应用密度泛函方法预测了十种AlH的低能结构,它们的对称群分别是:Pnma,14/mcm,P4/mbm,P6/mmm,P4/nmm,Pm-3m,P2/c,P2/m,P4/n和Pbcm。为了研究这些结构的动力学稳定性,我们还计算了这些结构的声子谱。计算结果表明,Pnma,P4/n和Pbcm是稳定的因为其结构中不存在软模声子。热力学函数计算发现这三种结构的稳定性和已知的α和γ相相近。X射线衍射模拟发现P4/n-AlH的主峰和实验上发现的δ相十分接近。Rietveld全谱分析表明R-3c,Pnma,和Pbcm都能够很好的符合实验上测得的α相AlH。

关键词：密度泛函理论 AlH3 声子热力学函数 X射线衍射

高压下钍硼碳化合物晶体结构的第一性原理计算研究

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高压下钍硼碳化合物晶体结构的第一性原理计算研究

作者：孙嘉诚华东师范大学

学位级别：硕士

经济的发展加快了不可再生资源的消耗并造成了环境污染,这需要我们去寻找一种新能源。核能环保,清洁,消耗燃料少,是一种理想的新能源。但是,核能会产生放射性衰变物,这需要我们寻找合适的核裂变材料。其中,钍基化合物被认为是第四代反... 详细信息

经济的发展加快了不可再生资源的消耗并造成了环境污染,这需要我们去寻找一种新能源。核能环保,清洁,消耗燃料少,是一种理想的新能源。但是,核能会产生放射性衰变物,这需要我们寻找合适的核裂变材料。其中,钍基化合物被认为是第四代反应堆中重要的核裂变材料之一,一般在高温高压下服役。钍硼碳化合物也可能是核裂变材料候选人之一,当前,钍硼碳化合物在常压和高压下的物理性质的相关研究很少。本文通过第一性原理计算方法,在常压下对Th2B2C3、ThB2C、Th3B2C3和ThBC的晶体结构进行探究,又结合粒子群优化算法在高压下对ThBC的结构相变等性质进行计算,得到的结果如下:1.在常压下,通过对声子谱的研究,我们发现Th2B2C3、ThB2C、Th3B2C3和ThBC都是动力学稳定的。此外,电子能带显示Th2B2C3具有半金属性,而ThB2C、Th3B2C3和ThBC具有金属性。通过四种材料的弹性常数,结果表明这四种材料都是脆性材料。各向异性因子的计算结果表明,各向异性顺序为:ThBC＞Th3B2C3＞ThB2C＞Th2B2C3。除此之外,我们计算了这四种材料理想拉伸和剪切强度,在拉伸应力的作用下,Th2B2C3、Th3B2C3和ThBC沿[111]方向最容易断裂,而ThB2C则在[101]方向上最易断裂。根据剪切应力的计算,ThBC和ThB2C在每个平面上的所有方向滑动的难度都相同,而Th2B2C3在垂直于[111]方向的平面内沿着[110]方向最易滑动,Th3B2C3在沿垂直于[001]方向的平面内沿着[110]方向最易滑动。最后,我们计算了德拜温度,大小顺序为:ThB2C＞Th2B2C3＞ThBC＞Th3B2C3。2.在高压下,我们进行了 ThBC晶体结构搜索,搜索范围为0到100 GPa。通过热力学稳定性,我们确定了三个新的动力学稳定相:Cmcm、Cmce和Immm相。此外,我们做了 ThBC的焓压曲线,确定了 ThBC在0到100GPa 下的相变序列:P4122（?）Cmcm（?）Cmce（?）Immm。根据体积-压强曲线,三个相变都属于一级相变。根据赫姆霍兹自由能,当前的计算表明,ThBC不会发生温度相变。根据声子谱的计算,四个相在0 GPa和对应的相变区间都是动力学稳定的。此外,根据计算的弹性常数,我们发现四个相都是力学稳定的,而且都具有脆性。各向异性因子表明,P4122相的各向异性程度最大,Immm相最小。我们计算了ThBC的四个相的电子能带,表明四个相在不同压强下都具有金属性。德拜温度和格林艾森参数的计算结果表明,随着压强的增加,ThBC的德拜温度和声速变大,但格林艾森参数变小。

关键词：钍硼碳化合物晶体结构高压相变第一性原理计算

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ThC热导性质的第一性原理计算研究

ThC热导性质的第一性原理计算研究

作者：潘蓉华东师范大学

学位级别：硕士

随着社会对能源的需求,对核工程的改进建设和燃料改进成为各国核工程工作的计划。自二战时期第一代核电站建成,至今已有四代核电站。现在各国都在大力发展第四代核电站,熔盐堆因其较好的循环反应受到各国关注。其中钍基熔盐反应堆(TMSR... 详细信息

随着社会对能源的需求,对核工程的改进建设和燃料改进成为各国核工程工作的计划。自二战时期第一代核电站建成,至今已有四代核电站。现在各国都在大力发展第四代核电站,熔盐堆因其较好的循环反应受到各国关注。其中钍基熔盐反应堆(TMSR)较高的转换效率、较少的放射性核素、可以防止核扩散等特点,我国又具有丰富的钍储备量,政府也将钍基熔盐反应堆作为核工程重点项目,“未来先进核裂变能”战略性先导科技专项之一近年来,核材料的选择也成为大家关注的重点。钍基燃料因其优势也受到广泛关注。锕系元素钍金属(Thorium)在元素周期表中原子序数为90。直到1988年,化学家才首次得以分离纯净的钍。钍单质有较高的熔点和沸点。在1400℃以下是基态,即Q相,原子排列成面心立方晶体;当达到1400℃时,发生相变,β相是体心立方结构。其单质是银白色金属。目前使用较多的钍基燃料是ThO2以及ThO2基氧化物,但这些燃料熔点高、难溶于液体,导致后处理过程困难。此时钍的碳化物走进科学家视野。金属ThC熔点较高,热导性能较好。但是目前缺乏对钍的碳化物热导性能系统的研究,而热导性能恰是核工程中选择核燃料极为重要的部分。本文从第一性原理角度出发,系统研究导体热导的计算方法,并计算金属ThC的热导。对导体而言,热导主要是由电子热导和晶格热导组成。导体ThC的热导率随着温度的增加而增加。电子热导占主要作用,随温度升高而增加;晶格热导随着温度的降低而减小,对热导率的贡献也越来越小。我们也计算了电子态密度和声子态密度。

关键词：第一性原理声子色散关系弛豫时间玻耳兹曼输运碳化钍

高压环境下过渡金属二硒化合物的晶体结构和物理性质的第一性原理计算研究

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高压环境下过渡金属二硒化合物的晶体结构和物理性质的第一性原理...

作者：王珊华东师范大学

学位级别：硕士

强耦合电气一次设备群状态监测数据关联技术研究

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强耦合电气一次设备群状态监测数据关联技术研究

作者：李随阳华中科技大学

学位级别：硕士

随着电力系统智能化建设的推进,水电站中各种设备的状态监测装置日益增多,状态监测数据也日趋庞大。充分提取状态监测数据的内在价值,可以对电站设备运行状况作出全局性地分析与评价,从而找出其潜在风险,这对电站的安全稳定运行具有重... 详细信息

随着电力系统智能化建设的推进,水电站中各种设备的状态监测装置日益增多,状态监测数据也日趋庞大。充分提取状态监测数据的内在价值,可以对电站设备运行状况作出全局性地分析与评价,从而找出其潜在风险,这对电站的安全稳定运行具有重要意义和实用价值。然而,如何从海量的监测数据中提取出有用信息辅助现场运行人员对设备状态进行有效、全面的分析成为了当前亟需解决的一大难题。在总结状态监测及数据关联技术发展现状的基础上,重点针对水电站中存在着强耦合关系的电气一次设备状态监测数据进行分析,并结合工程实际需求,从监测数据的采集、管理与有效表达方面开展了状态监测数据关联技术研究与应用实践。为能充分获取具有内在关联性的状态监测数据,对本课题组提出的个体智能和团队智能技术及相应监测方法进行了总结概括。首先,选择宽频带、宽量程及高采样率的状态监测装置实现状态信号有用成分的充分捕捉。然后对所采集信号波形进行信号特征识别,并实现重要原始数据的智能化存储。在此基础上,构建了一次设备状态监测团队,对团队中各个成员进行相应的分工。并建立异常事件发生及工况变化时各成员间的协同配合机制,为电站运行人员对关联数据的获取提供了有效的技术手段。针对监测数据的特点,开展了基于协同监测方法的状态监测数据关联管理研究。为保证多源数据的时间同步性,采用网络时间协议对团队中的各个装置及系统进行对时,并通过事件同步、工况同步机制建立起不同状态数据间的横向联系。同时,采用多时间尺度的存储策略对监测数据进行存储,建立了不同时间尺度数据间的纵向联系,为实现状态数据的关联表达提供了数据支持。建立一体化监测平台,对电气一次设备的监测数据进行了有效的关联表达。对一体化监测平台进行了整体框架构建与具体功能实现,采用概览图形、趋势曲线、实时数据表格、历史组态查询等不同的可视化方法及相应的人机交互功能对数据进行合理的关联表达,通过不同展示方式辅助运行人员从多个视角对状态数据进行全面的查看,充分挖掘设备监测数据之间的关联联系,为人员对数据的关联判断提供了辅助引导作用。

关键词：水电站一次设备状态监测数据关联可视化

高压下三元钍基化合物的结构相变和物性的第一性原理研究

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高压下三元钍基化合物的结构相变和物性的第一性原理研究

作者：杜润润华东师范大学

学位级别：硕士

传统的化石能源无法满足人类日益增长的需求。相比之下,核能凭借其高能量密度、无温室气体排放、可靠性和可调度性等特点,在众多新能源中脱颖而出。然而,传统的铀基核燃料在使用过程中存在诸多问题,并且全球铀资源也十分有限。因此,我... 详细信息

传统的化石能源无法满足人类日益增长的需求。相比之下,核能凭借其高能量密度、无温室气体排放、可靠性和可调度性等特点,在众多新能源中脱颖而出。然而,传统的铀基核燃料在使用过程中存在诸多问题,并且全球铀资源也十分有限。因此,我们亟需寻求新一代核燃料,而钍基核燃料正是其中重要的候选之一。考虑到反应堆中的极端环境,我们需要研究钍基核燃料在极端环境下的晶体结构和物理性质的变化。在理论上对高压下钍基化合物的相变和物理性质的研究,为钍基核燃料的选择以及后续实验合成提供依据和指导。本文主要采用了基于密度泛函理论的第一性原理计算方法和粒子群优化算法,研究了 Th2N2S和Th2B2C3两种三元钍基化合物在高压下的结构相变和物理性质。具体内容如下:高压下Th2N2S的结构相变和物理性质的研究。通过对Th2N2S的结构搜索,我们再现了常压下的实验相P3m1相,提出了两个新的高压相:I4/mmm相和Cmmm相。焓压曲线的结果确定了 Th2N2S的相变序列:P3m1(?)I4/mmm(?)Cmmm。声子色散曲线和弹性常数的结果分别从动力学和力学角度证明了 Th2N2S的常压相和高压相在各自特定压强下的稳定性。力学性质的计算结果表明,P3m1相、I4/mmm相和Cmmm相均为韧性材料,三个相中,P3m1相的各向异性程度最小,Cmmm相的各向异性程度最大。电子结构的计算结果表明,常压相P3m1相为半导体,而两个高压相I4/mmm相、Cmmm相均表现为金属性。德拜温度和格林艾森常数的计算结果表明,三相中Cmmm相的化学键强度是最大的,同时其具有最小的格林艾森常数。高压下Th2B2C3的结构相变和物理性质的研究。通过对Th2B2C3的结构搜索,我们提出了两个新的高压相:P2/m相和Cm相。声子色散曲线和弹性常数的结果确定了 Th2B2C3的常压相和高压相的动力学稳定性和力学稳定性。能量体积曲线和焓压曲线的结果揭示了 Th2B2C3随着压强的不断增加发生了两次相变,相变序列:Pnnm(?)P2/m(?)Cm。基于弹性常数,我们研究了 Th2B2C3三相的力学性质,结果表明,三相的B/G值均小于1.75,都属于脆性材料。在各向异性讨论中,Pnnm相和Cm相都接近各向同性,而P2/m相的各向异性程度在三相中最大,趋于各向异性。热力学性质的计算结果表明,随着压强的增大,Th2B2C3各相的德拜温度和声速变大,而格林艾森参数变小。电子态密度的结果揭示了Pnnm相、P2/m相和Cm相的金属性。

关键词：三元钍基化合物结构预测高压相变第一性原理计算

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ThC2晶格动力学及热导率的研究

ThC2晶格动力学及热导率的研究

作者：廖宗勐华东师范大学

学位级别：硕士

随着全世界的能源供应日益紧张,以及人们对气候变暖和可持续发展等问题的关注,核能必将在未来的发展中发挥举足轻重的作用。但铀资源短缺和核废料处理的问题一直存在,为了解决核能发展中的这些难题,第四代核能系统国际论坛(Generation I... 详细信息

随着全世界的能源供应日益紧张,以及人们对气候变暖和可持续发展等问题的关注,核能必将在未来的发展中发挥举足轻重的作用。但铀资源短缺和核废料处理的问题一直存在,为了解决核能发展中的这些难题,第四代核能系统国际论坛(Generation IV International Forum,简称GIF)应运而生。2002年,GIF发布了《第四代核能系统技术路线图》,路线图提出了包含：钠冷快堆、超高温气冷堆、气冷快堆、铅冷快堆、超临界水堆和熔岩堆在内的第四代核能系统。其中,钍基熔岩堆(TMSR)因其具有232Th/233U转换效率高、在热中子堆中能增殖、产生较少的高毒性放射性核素、有利于防止核扩散等优点,成为我国未来10年先导研究专项之一。Th的碳化物因其优良特性,如：较高的熔点、耐腐蚀、较低的热膨胀系数和较高的热导率成为第四代核能系统的重要核燃料。正因为Th的碳化物具有这些性质,研究它的机械与热力学特性显得尤为重要。Th以两种主要的碳化物形式存在,分别是ThC和ThC2。ThC以岩盐结构存在,而ThC2有三种不同的结构：当温度低于1700 K时,它显示为单斜结构,在1700 K到1754 K的温度区间,它以四角结构存在,当温度上升到1754 K以上后,它变成立方结构。目前,研究者们已经采用第一性原理的方法,研究了ThC的晶格结构、电子结构、机械性质和热力学性质。然而对ThC2热力学与热导率性质的研究依旧有限。本文采用密度泛函理论和力常数方法研究了单斜相ThC2的机械性质和热力学性质随温度的变化关系。计算的热膨胀系数、比热容和弹性常数等数据与实验相符合。我们还研究了ThC2中的C2二聚物结构的振动特性,研究表明,它与自由状态下的C2二聚物振动特性相似,这表明了ThC2中的C2二聚物与它周围的Th原子成键较弱。最后,通过Debye-Callaway模型计算了ThC2的晶格热导率,作为对比,也计算了ThC的晶格热导率。计算结果表明,ThC和ThC2的晶格热导率对总热导率的贡献分别占到29%和17%。

关键词：第一性原理二碳化钍 Debye-Callaway模型

基于第一原理计算拟合Ag、Si和C原子间相互作用势的研究

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基于第一原理计算拟合Ag、Si和C原子间相互作用势的研究

作者：王永伟华东师范大学

学位级别：硕士

在这篇论文中,我们建立了一个AgSiC三原子体系的相互作用势,这为分子动力学方法模拟Ag在SiC中扩散提供了可能。本文采用Tersoff势作为描述AgSiC三原子体系的力场函数。在势函数的拟合过程中我们结合退火模拟、最小二乘法,运用“力匹配... 详细信息

在这篇论文中,我们建立了一个AgSiC三原子体系的相互作用势,这为分子动力学方法模拟Ag在SiC中扩散提供了可能。本文采用Tersoff势作为描述AgSiC三原子体系的力场函数。在势函数的拟合过程中我们结合退火模拟、最小二乘法,运用“力匹配”方法来拟合参考构型的力学、能量等信息从而获得势函数的全局最优值。其中,各种参考构型的原始数据我们通过基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法获得。为了描述一些动态过程,我们对相应体系进行了从头算分子动力学模拟。为了确保我们DFT计算的可靠性,其结果跟其它第一性原理计算结果进行了对比。在Tersoff势的拟合过程中,我们采用分步独立的方法对原子间相互作用势逐步进行拟合。拟合结果表明：我们得到的势对单原子体系(C或Si单晶)的计算值跟理论值符合的很好,晶格常数最大误差为0.0031A,单个原子内聚能最大误差为0.004 eV,体弹性模量误差约为5%;此外,对缺陷能的计算除了C空位形成能误差为3.5eV之外,其它值都符合的很好。用新拟合的Si-C作用势对SiC体系的计算结果显示：除了弹性常数C44跟理论值偏差较大外,Si、C空位形成能和其它弹性常数都跟理论值符合的很好;特别是SiC晶体内聚能、晶格常数、体弹性模量的计算值跟理论值非常吻合。其计算值分别为-6.433 eV、4.3778A和2.13 Mbar,理论值分别为-6.433 eV、4.3796 A和2.12 Mbar,相应的误差都不超过0.5%。除此之外,我们把新拟合的势的计算值跟实验值进行了对比,发现我们拟合的势对晶格常数的计算普遍偏高,结合能比实验值偏低。我们的势对Si、C晶体中空位能和间隙能的计算结果比采用(Phys. Rev. B 39,5566 (1989))中所给出的SiC势的计算结果精度更高,同时在SiC体系中Vsi和Vc的计算值比(Phys. Rev.B 39,5566(1989))的计算值更接近理论值。对于Ag-C和Ag-Si作用势的拟合结果表明,采用我们的势对16种Ag缺陷体系内聚能的计算都比较准确,其误差在0.6%左右。

关键词： Tersoff势力匹配第一性原理 SiC

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碲化铅基材料结构的第一性原理研究

碲化铅基材料结构的第一性原理研究

作者：齐鸣华东师范大学

学位级别：硕士

在当今世界,随着一些重要的不可再生燃料如天然气和石油的急剧减少和其使用带来的诸多环境问题,能源问题一直是人们关注的焦点。为了解决基本的能源问题并维持可持续发展,人们一直在寻找新形式的能源以满足对能源迅速提高的需要和环境... 详细信息

在当今世界,随着一些重要的不可再生燃料如天然气和石油的急剧减少和其使用带来的诸多环境问题,能源问题一直是人们关注的焦点。为了解决基本的能源问题并维持可持续发展,人们一直在寻找新形式的能源以满足对能源迅速提高的需要和环境的保护。本文所研究的热电材料是一种新型的功能材料,它通过固体中载流子运输实现热能和电能转换,所以热电材料可以被广泛运用到很多领域内的发电装置和制冷设备中。据报道,目前热电设备的转换效率只有10%左右,而一般热机的发电效率都能达到35%。由于热电材料的转换效率较低,这极大的限制了热电材料在现在领域和更多领域的进一步深入应用。从理论角度看,在从热力学基本定律出发对热电材料所进行的理论基础研究中,并未发现热电材料的热电优值上限。所以从理论上来看,尽管目前的热电材料的转换效率还不尽如人意,但是从长远角度看,热电材料有其广泛的开发前景。如果可以开发出ZT值达到3左右的热电材料,传统的制冷和发电方式就可以很大程度上被最新的热电制冷和发电方式所取代。纳米复合材料(PbTe)1-x(AgSbTe2)x(x～0.05)是一种很有潜力的热电材料,在温度800K的时候呈现出非常高的热电效率,它们的热电优值ZT值能达到将近1.7左右。最新的研究表明其微纳团簇结构的出现是其产生高ZT值的关键。所以准确的确定这些极其复杂的纳米复合材料的细微结构,特别是原子排列顺序和原子集结机制是非常有意义的。本文对三种PbTe基热电材料(Na20Pb460Bi20Te500、 Na20Pb460Sb20Te500和Ag20Pb460Bi20Te500计算研究发现：一类材料的结构规律与库伦相互作用势模型所预测的趋势基本一致;另一类由于晶格驰豫作用能量大于库伦相互作用能,其遵循的结构规律与库伦相互作用势模型所预测的趋势刚好相反。

关键词：第一性原理 PbTe基材料结构能量