层间键增强NR/Bi_(2)WO_(6)复合材料γ射线屏蔽及力学性能

橡胶基纳米复合材料因其在可穿戴辐射防护设备中的广泛应用,已在核工业领域成为研究焦点。在此研究中,采用水热法合成了Bi_(2)WO_(6)纳米粒子,并通过球磨法制备了WO_(3)和Bi_(2)O_(3)粒子。随后,将这些粒子以质量分数30%分别填充到天然橡胶(Nature Rubber,NR)中,制备了NR/Bi_(2)WO_(6)、NR/WO_(3)和NR/Bi_(2)O_(3)这三种复合材料。研究结果表明:NR/Bi_(2)WO_(6)复合材料对于59.5 keV(^(241)Am)γ射线的屏蔽效果达到了13.6%,这个数值显著高于NR/WO_(3)的7.4%以及NR/Bi_(2)O_(3)的9.2%。研究还发现,相比WO_(3)和Bi_(2)O_(3),Bi_(2)WO_(6)晶体结构中Bi_(2)O_(22)^(+)层与WO_(4)^(2-)层的交错排列形成的层间效应能有效提升γ光子与核外电子碰撞的概率,从而显著提高了复合材料的γ射线防护性能。

基于分子动力学方法的多层石墨烯超滑失效机理分析

本文作者采用混合势函数（Lennard-Jones势和REBO势）,基于Verlet算法动态模拟了金刚石探针（100）与多层石墨烯间的压入和滑动摩擦过程,分析了不同压深下多层石墨烯的摩擦力及平均摩擦系数变化的特点,统计了不同压深下的层间键合作用、层内断键数量以及实际原子接触面积,阐述了多层石墨烯超滑失效的机理.结果表明：压深对多层石墨烯间的超滑失效有着重要影响,探针压深增加导致的摩擦力振幅上升与悬空石墨烯压缩应变增加产生的影响非常相似;6.1？是石墨烯超滑失效的临界压入深度值,压深小于6.1？时,石墨烯有着明显的超滑特性,且摩擦力变化周期不受压深的影响,并等于石墨烯晶格常数;压深大于6.1？后,摩擦力变化完全失去周期性,探针在滑动中需要克服的势垒急剧上升,摩擦力显著增大,超滑明显失效.当压深为6.1？时,石墨烯层间开始出现键合作用,层内也出现断键现象,且随压深的增加越加剧烈,层内的断键和层间键的形成是引起石墨烯超滑失效和摩擦力突变的主要原因,而实际原子接触面积与此突变的相关性很小.

二维材料及其异质结的声子物理研究

声子是固体最重要的元激发之一,是理解材料摩尔热容、德拜温度以及热膨胀系数等热力学性质的基础,同时电声子相互作用也决定了固体的电导和超导等特性。拉曼光谱是表征固体声子物理的重要实验手段,不仅能表征材料的结构和质量,还能提供材料声子性质、电子能带结构、电声耦合等信息。文章将拉曼光谱应用于二维材料及其范德瓦尔斯异质结的声子物理研究。先简单介绍二维材料的层间振动声子模式和层内振动声子模式,其中层间振动声子模式的频率可用线性链模型来计算,而强度则可用层间键极化率模型来解释;同类层内振动声子模式的Davydov劈裂峰之间的频率差异可用范德瓦尔斯模型拟合。随后,将这些模型推广到二维范德瓦尔斯异质结中,以转角多层石墨烯、MoS2/石墨烯和hBN/WS2为例介绍了范德瓦尔斯异质结的声子谱,阐述如何应用线性链模型和经典键极化率模型计算层间振动模的频率和强度,并由此给出二维范德瓦尔斯异质结的界面耦合强度和各层间呼吸模的电声耦合强度等重要参数。