受限液体结构与动力学的分子动力学模拟

作     者：庞彪 

作者单位：哈尔滨师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙民华

授予年度：2013年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：受限液体 液体结构 动力学性质 分子动力学模拟 

摘      要：受限液体的微观结构对材料的性能研究有着重要的意义。受限液体结构和动力学性质与一般液体有明显的不同，液体在不同厚度以及受不同墙作用力下结构和动力学性质也不相同，因此研究受限液体结构和动力学性质还是十分必要的。 本文采用分子动力学模拟的方法分别模拟了受同种墙的Lennard-Jones12/6类型作用力下不同厚度Cu液体和相同厚度液体受不同墙作用力下结构和动力学性质。通过体系结构、结晶温度，以及径向分布函数、键对分布函数、键角分布函数等结构函数，和均方位移、范霍夫函数、中间自散射函数等动力学函数的分析，得到了不同厚度液体受墙相同作用力下以及相同厚度液体受墙不同作用力下结构和动力学的变化规律。 在同一种物质墙的Lennard-Jones12/6类型作用力下，随着液体厚度的降低，结晶温度不断升高，并且在形成晶体的过程中，润湿性液体是从近壁面开始逐渐向内部晶化。分析表明：在1300K时，随着液体厚度降低，液体中存在的代表完整二十面体的1551键转化成了有序的面心立方和密排六方结构的1431和1321键，液体逐渐形成了晶体。通过均方位移、范霍夫函数和中间自散射函数的分析，液体的扩散随着厚体降低而变慢，体系达到平衡时间变长。 在相同厚度液体，受不同种物质墙的Lennard-Jones12/6类型作用力下，随着墙对液体原子引力的增加，液体从非润湿性变为润湿性。分析结果表明，在1300K时，液体受墙的引力越大，液体的结晶温度越高，在形成晶体的过程中，受墙引力大表现为润湿性的液体是从近壁面向内逐步晶化。在相同温度下，随着引力的增大，液体中代表完整二十面体的1551键转化成了代表面心立方和密排六方结构的1431和1321键，当引力大到一定值，液体就形成了晶体。通过均方位移、范霍夫函数和中间自散射函数的分析，随着受力的增加，液体达到平衡的时间变大，并逐渐出现了β弛豫。