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固/液界面动力学的分子动力学模拟研究进展
2025年
凝固是自然界中普遍存在的由液态向固态的相变过程,对固/液界面迁移动力学过程的研究直接影响着非平衡凝固理论的发展。受制于实验手段,目前很难对固/液界面附近的原子行为直接进行原位观测。随着分子模拟理论的不断深入,以此为基础的分子动力学模拟技术(Molecular dynamics, MD)为固/液界面迁移等非平衡动力学过程的研究及相关理论的发展提供了新途径。本文首先简要介绍固/液界面迁移动力学的分子动力学模拟实现的方法;随后系统介绍了纯物质、二元合金及多主元合金固/液界面迁移动力学的分子动力学模拟研究进展;最后,总结说明了分子动力学模拟技术在固/液界面迁移研究的重要性,并对未来分子动力学模拟在凝固领域的发展进行了展望。
崔德旭屈佳润李思佳王欣欣张建宝王海丰
关键词:非平衡凝固分子动力学模拟
非平衡界面动力学理论
2025年
界面是材料加工过程中组织控制的关键所在,故对其动力学过程的准确理论描述非常重要。本文从熔化过程中液/固界面、凝固过程中固/液界面和固态相变过程中固/固界面的共性之处出发,对基于尖锐界面的非平衡界面动力学发展历史和现状进行了总结与分析。以二元合金凝固为例,本文首先介绍了局域非平衡条件下的界面动力学理论,包括界面动力学过程、稳态界面动力学理论和非稳态界面动力学理论。分析了一步跨界面溶质扩散和两步跨界面溶质扩散的物理本质。其次,介绍了完全非平衡条件下的界面动力学理论。对比分析了动力学能量方法和有效移动性方法在引入体积相非平衡扩散效应方面的应用情况。随后,简要介绍了部分溶质拖曳界面动力学理论。分析了当前引入部分溶质拖曳效应方法的不足。本文有望深化人们对非平衡界面动力学的认识与理解,同时为相关领域组织调控提供借鉴。最后,本文也对后续非平衡界面动力学理论的发展进行了展望。
王海丰蒲振新张建宝
关键词:界面动力学
界面动力学对钠离子电池低温性能的影响
2025年
钠离子电池(SIBs)因其资源丰富、成本低廉、安全性高以及对环境友好等优势被认为是后锂时代最有前途的电池技术。然而,如果没有热保护,钠离子电池在寒冷地区和季节下的应用会受到严重限制。尽管许多单独的过程都会造成低温下SIBs常见的容量损失,但其中大多数过程都会受到电池内部液态电解液的影响。这是因为电解液流动性在低温环境中下降,而且电解液与电极之间的兼容性变差,钠离子(Na+)传输能力显著下降,这会导致SIBs性能突然下降以及循环寿命显著缩短。因此,本文从Na+在主体电解液和界面处的行为进行阐述,从电解质盐、溶剂和添加剂等方面总结了改善SIBs低温下性能的策略,并且指出Na+通过界面处的动力学下降是影响低温下电池性能的主要原因。因此本文着重介绍了关于溶剂化结构的新见解,并且对基于调控溶剂化结构来改善电极/电解液界面(EEI)膜组成以及降低脱溶剂化能势垒的低温电解液设计策略进行系统分析。最后,本文提出了一些基于提升界面动力学改善电池低温性能的潜在策略,旨在更有效地指导低温SIBs的设计。
要义杰张峻伟赵燕君梁宏成赵冬妮
油中脉冲电弧压力波流固界面动力学特性研究
2025年
油中电弧产生的陡强压力波是导致变压器燃爆事故的直接原因,研究油中电弧放电产压、传播及其效应对变压器重大故障防御、电力设备安全性提升都具有重要意义。该文建立油中脉冲电弧压力波光-电联合诊断平台,结合高速纹影动态图像和压力传感测量结果,阐明了电弧两阶段产压的动态过程;提出基于历史匹配法的油中电弧压力波传播数值模型,修正纯油中的衰减系数,进而明确油箱壁面、L型拐角等固体阻挡物对油中瞬态压力波传播过程的影响。实验与仿真结果均表明,刚性壁面在气泡坍缩过程中引发气泡内产生高速射流,显著增强了气泡对壁面的冲击效应,压力波在箱壁拐角处易产生汇聚和重叠作用,导致局部压力骤增,增加了变压器油箱结构损伤和破裂风险。
李元王亚桢施沛澍袁磊郑翔州段娜娜张冠军
关键词:变压器油压力波
相间微界面动力学行为智能可视化表征装置及表征方法
本发明涉及的是相间微界面动力学行为智能可视化表征装置及表征方法,其中相间微界面动力学行为智能可视化表征装置包括可拆卸隔热模拟腔、水驱和化学驱模拟机构、气驱模拟机构、围压模拟机构、回压跟踪泵、废液回收罐、高温循环油浴、真空...
钟会影 史博文 余承挚 唐洪立张浩毕永斌
相间微界面动力学行为智能可视化表征装置及表征方法
本发明涉及的是相间微界面动力学行为智能可视化表征装置及表征方法,其中相间微界面动力学行为智能可视化表征装置包括可拆卸隔热模拟腔、水驱和化学驱模拟机构、气驱模拟机构、围压模拟机构、回压跟踪泵、废液回收罐、高温循环油浴、真空...
钟会影 史博文 余承挚 唐洪立张浩毕永斌
各向异性界面动力学对深胞晶生长形态稳定性的影响
2024年
本文采用匹配渐近法和多重变量法,基于深胞晶生长的定常解,在考虑了各向异性界面动力学后,导出胞晶界面扰动振幅变化率满足的色散关系式及界面形态满足的量子化条件,研究在各向异性界面动力学的影响下定向凝固过程中深胞晶生长界面形态的稳定性.结果表明,考虑了各向异性界面动力学的深胞晶体生长的定向凝固系统包含两种整体不稳定机制:整体振荡不稳定机制和低频不稳定机制.通过稳定性分析发现,低阶近似下各向异性界面动力学对整体振荡不稳定机制有着显著影响,随着各向异性界面动力学参数的增大,中性模式产生强振荡的枝晶结构的整体振荡不稳定区域减小.同时,界面动力学各向异性参数对系统整体波动不稳定性的影响随着界面动力学参数的增大而增大.
孙思杰蒋晗
关键词:界面动力学稳定性
高镍单晶NCM811正极材料的制备及其界面动力学特性研究
锂离子电池在新能源各领域的应用占比越来越高,特别是随着电动汽车和储能设备的快速发展,对电池能量密度的要求不断提升。提高正极材料的比容量是提升电池能量密度的关键途径,相较于高镍多晶材料,高镍单晶正极材料因其相对较好的循环性...
尹延鑫
关键词:锂离子电池电化学阻抗谱
锂离子电池的液/固相及其界面动力学参数测量方法
陈舒怡
活性-非活性细胞界面动力学模型
2024年
目的利用活性液晶理论模型探究活性-非活性细胞界面的形貌动力学。方法采用活性液晶理论建立连续介质力学模型;通过对细胞单层的活性设置建立活性-非活性界面;通过有限差分及格子玻尔兹曼方法对理论方程进行数值求解分析。结果活性-非活性细胞单层界面呈现3种典型界面形貌,分别为直界面、波浪界面和指形界面。对于直界面,细胞取向在界面处垂直界面分布,−1/2拓扑缺陷聚集在界面,界面带负电属性;对于波浪界面,细胞取向在界面处无明显偏好,界面拓扑电荷数呈电中性;对于指形界面,细胞取向在界面处呈切向排列,+1/2拓扑缺陷聚集界面,驱动指形结构生长,界面带正电属性。结论界面处细胞排列取向会显著影响活性-非活性细胞界面形貌,这与界面的拓扑缺陷动力学密切相关。
张德清张豪舜李博
关键词:活性拓扑缺陷

相关作者

王海丰
作品数:131被引量:40H指数:4
供职机构:西北工业大学
研究主题:高熵合金 合金 耐磨 合金铸锭 耐磨性
王鸣魁
作品数:89被引量:22H指数:4
供职机构:华中科技大学
研究主题:钙钛矿 太阳能电池 光电化学 光伏器件 太阳电池
陈明文
作品数:47被引量:83H指数:5
供职机构:北京科技大学数理学院
研究主题:晶体生长 渐近分析 远场 偏微分方程 定向凝固
王自东
作品数:350被引量:833H指数:17
供职机构:北京科技大学材料科学与工程学院
研究主题:连续定向凝固 定向凝固 合金 钢液 力学性能
玄伟伟
作品数:18被引量:65H指数:5
供职机构:北京科技大学
研究主题:气化 硅酸盐熔体 硅酸盐 动力学 热重分析