BaCuO_(2.5)在高压下的状态方程与电学性质

在活塞 圆筒式高压装置上研究了BaCuO2 .5在 4.5GPa内的p V关系 ,给出了其状态方程、Gr櫣ｎｅｉｓｅｎ参数γ0 、零压体弹模量B0 以及B0 的压力导数B′0 。并在金刚石压砧装置 (DAC)上测量了样品的电阻、电容随压力变化的关系 ,结果表明在 0～ 2

Ca_2CuO_3的高压结构性质研究

采用金刚石压砧高压装置 (DAC) ,对具有Cu—O链结构的Ca2 CuO3的多晶粉末样品进行了高压同步辐射能散X射线衍射实验。实验结果表明 ,在 0～ 3 4GPa压力范围内 ,Ca2 CuO3晶体没有发生结构相变 ,用Birch Murnaghan状态方程拟合 ,得到在压力导数B′0 =4时 ,零压体弹模量B0 =(1 6 5 .4± 1 .8)GPa。

Mo高压熔化的分子动力学模拟

采用第一原理方法计算了钼在零温下的结构,表明钼在500 GPa以下一直保持bcc结构(常温),与实验一致。在零压附近计算了E-V关系,利用Murnaghan物态方程拟合得到了零压体积及其模量,与实验结果符合得很好。采用第一原理分子动力学模拟了钼的高压熔化性质。采用NVT系综计算了128个原子的系统,初始构形为bcc结构,体积分别为0.01548、0.01219、0.01098、0.00984、0.00910 nm3/atom,计算了几个温度点,拟合得到了熔化曲线,熔化温度明显高于金刚石压砧(DAC)实验结果;将初始构形改变为fcc结构,模拟其熔化特性,得到的熔化温度明显下降,与激光加载DAC实验结果一致,认为可能的原因是钼熔化后形成的液体结构类似于fcc结构,而不是常态时的bcc结构。

单相Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2立方固溶体的高压高温合成

以化学沉淀法制备的 Ce O2 和 Zr O2 纳米微粒为前驱体 ,首次在高压高温 (3 .1 GPa,1 0 73 K)下合成了单相 Ce0 .5Zr0 .5O2 面心立方固溶体 .使用 X射线衍射、TG-DTA、XPS、Raman、电子自旋共振谱和交流阻抗谱等对样品的结构、Ce离子的价态和导电性进行了表征 .实验结果表明 ,纳米 Ce O2 -50 % Zr O2 混合物在高压 (0 .9GPa以上 )高温 (1 0 73 K以上 )条件下可以发生固态反应 ,高压下固溶温度明显降低 .Ce0 .5Zr0 .5O2 面心立方固溶体在 773 K以下是热稳定的 ,不发生结构转变 ,固溶体中 Ce离子完全以 Ce4 + 形式存在 ,773 K退火也不引起 Ce4 + 向 Ce3 + 转变 ,晶格中氧缺位非常少 .Ce0 .5Zr0 .5O2 面心立方固溶体是离子导电 ,82 3 K时电导率 σ=1 .2× 1 0 -5S/cm,与纯 Ce O2 在同温度下的电导率同数量级 ;1 1 2 3 K时 σ=2 .1× 1 0 -3 S/cm,小于掺入稀土或碱土氧化物的氧化锆和氧化铈基电解质的电导率 .在高温区和低温区 ln(σT)与 1 /T的关系满足斜率不同的二条直线 ,低温活化能小于高温活化能 .固溶体的显微硬度 (50 g载荷 )为 572 HV.

PETN炸药爆轰产物状态方程的理论研究

采用van der Waals等效单组分流体模型和Ross硬球微扰理论软球修正模型,计算爆轰气相产物的状态方程;用石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相4种相态描述凝聚成分,由Gibbs自由能最小原理确定不同状态下的凝聚产物相态。对爆轰产物混合系统采用自由能最小原理,通过化学平衡方程组求解炸药爆轰产物系统的平衡组分。使用该理论计算PETN炸药Chapman-Jouguet(CJ)点的爆轰参数,其值与实验值符合得很好;同时计算了以CJ点为起始点的等熵卸载线,并与传统的Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程的计算结果进行比较,发现计算的γ值是单调递减的,而JWL状态方程计算的γ值却出现了"双峰"现象。分析认为,传统的JWL状态方程给出的"双峰"变化,是由其函数形式自身决定的,并不对应实际物理过程。

氢氘物态方程研究进展

针对近二十多年的氢氘物态方程理论研究工作进行了综述分析,结合本课题组改进的自由能模型、直接量子蒙特卡洛和量子分子动力学方法的模拟结果,对多个研究小组采用不同方法获得的氢氘宽区物态方程数据进行了定量评估分析。结果表明:在当前理论框架下,仅基于第一原理数值模拟得到的氢氘物态方程能够描述的热力学相空间有限;多模型集成的H-REOS.3数据库在105K以下温度与数值模拟结果的相对差别较大,且数据稀少,二者均不能满足工程应用需求。建议采用基于半经验模型的宽区域物态方程研究方法,即结合高精度的实验研究、数值模拟和解析模型,构建满足工程应用需求的氢氘宽区实用物态方程。

HMX炸药爆轰产物物态方程研究

采用自主研制的考虑产物组分间化学反应的类CHEQ程序研究HMX炸药爆轰产物物态方程,给出初始密度为1.90 g·cm^(-3)的HMX炸药CJ点的爆速和爆压,计算值与实验值符合较好;计算CJ点的爆轰产物组成,并与BKW和LJD的计算结果进行比较分析;同时给出过CJ点的等熵膨胀线上压强、γ和产物组分随比体积的变化规律,加深对爆轰产物作功能力的认识.

氢及氘的宽区物态方程研究进展

氢是自然界最丰富的元素,是天体物理和惯性约束聚变(ICF)研究的重要对象。简要综述了国内外氢及氘宽区物态方程研究进展,特别评述了OMEGA激光装置上的最新冲击压缩实验和理论模型的对比分析情况。在以往数据分析评估基础上,利用改进的化学自由能模型、第一原理数值模拟结果及多参数物态方程模型,构建了氢的宽区物态方程,适用温度、密度范围分别为20~108 K,10−7~2000 g/cm3。与已有多类实验如冲击压缩实验、静高压等温线实验、声速等实验结果对比表明,新构建的氢宽区物态方程具有较高的置信度,为天体物理、惯性约束聚变、国际热核实验堆等工程物理设计提供高精度的支撑数据。氢宽区物态方程的构建及验证方法亦可适用于其同位素氘,该方法构建的氘宽区物态方程与2019年最新发表的主雨贡纽、二次冲击雨贡纽数据的吻合程度明显优于当前国外模型。指出了未来研究需要关注的状态区域。

Theoretical Study on Equation of State of Porous Mo and Sn

We present a first-principles scheme to investigate the equation of state （EOS） of porous materials, based on our recently developed modified mean-field potential approach. By taking the effect of the structural parameters on the free energy into account, we calculate the total energy of materials with initial different densities and then study the EOS of porous Mo and Sn as a prototype. The calculated results are in good agreement with the experimental data available, which demonstrates that our scheme is suitable for investigating EOS of porous materials over a wide r^nge of porosities and pressures.

基于统计物理的爆轰产物物态方程研究

用van der Waals等效单组分流体模型和Ross硬球微扰理论软球修正模型,计算爆轰气相产物的状态方程;用石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相4种相态描述凝聚成分,由Gibbs自由能最小确定不同状态下的凝聚产物相态.对爆轰产物混合系统采用Gibbs自由能最小原理,通过化学平衡方程组求解炸药爆轰产物系统的平衡组分,计算结果与Becker-Kistiakowsky-Wilson(BKW)和Lennard-Jones-Devonshire结果相近.使用该理论对炸药的爆轰参数做了预言,与BKW,Jones-Wilkins-Lee(JWL)的计算结果比较后发现,对于高密度炸药,这几种方法的计算结果与实验值都符合很好,对于低密度炸药,所得计算结果比BKW,JWL的结果更接近实验值.

氢状态方程的路径积分蒙特卡罗研究

采用直接路径积分蒙特卡罗(DPIMC)方法计算氢在温稠密区的状态方程参数.在大部分区域压强与RPIMC的偏差在10%以内,温度较低时,有部分偏差超过20%.指出了RPIMC两个压强数据点的错误.在离解和电离区,DPIMC压强位于TF和TFC模型之间,在离解区与RPIMC的偏差达到15%,在电离区两者一致.在低密度区,DPIMC的内能与RPIMC的内能接近,小于QMD和IG模型,在高密度区,DPIMC的压强位于TFC和IG模型之间,内能则略小于IG模型.

模拟退火算法在化学自由能模型中的应用

对化学自由能模型进行系统性的研究,着重分析化学反应动态平衡条件下粒子组分的求解方案,提出应用模拟退火算法寻找自由能密度函数极小值点的求解方案.该方案同时解决了两个难题:1)在一级相变区化学势平衡方程组可能遇到多个解而无法甄别其物理意义.通过模拟退火算法定位到自由能密度函数曲面的最低点,因而可从多个解中甄别出稳定的热力学平衡态.2)模拟退火算法用随机的"热涨落"消除初值敏感性,因而可采用同一套初值计算不同的温度密度点,为实现宽区域上大量温度密度点的连续快速计算奠定基础.作为该平衡态求解方案的应用,计算氦流体在"等离子相变"区的物态方程,揭示了丰富的"等离子相变"现象,并与第一性原理计算揭示的氢流体"液液相变"现象进行类比.

RDX炸药爆轰产物物态方程

采用基于统计物理的爆轰产物物态方程模型,研究了不同初始密度下RDX炸药爆轰产物性质,发现炸药初始密度小于1.20g/cm3时,炸药爆轰后只有气相产物生成,随着炸药初始密度进一步增大,爆轰后有固相碳析出。炸药初始密度小于1.60g/cm3时,各气相产物按均匀混合处理,计算的爆速、爆压和实验值符合较好。随着炸药初始密度进一步增大,计算的爆速、爆压与实验值出现较大的偏差,经分析发现此处可能出现了超临界流体相分离现象,在物态方程模型中考虑了这种效应后,得到较好的结果。

氘、氦及其混合物状态方程第一原理研究

利用量子分子动力学方法对氘、氦及其混合物的状态方程进行了研究.计算了氦在密度0.32—5 g/cm3,温度1000—50000 K范围内的状态方程,并与化学模型的结果进行了比较;同时计算了冲击Hugoniot曲线,与气炮实验的结果符合得很好.通过计算对分布函数及态密度,探讨了氦在高温高压下发生金属—绝缘体转变的机理.计算了氘在密度0.19—0.84 g/cm3,温度20—50000 K范围内的状态方程;并计算了理论Hugoniot状态,由于没有考虑原子的零点运动,在低温区,理论结果比实验值小.对氘氦混合物的状态方程进行了研究,计算了温度和密度区间为100—50000 K,0.19—0.84 g/cm3,不同混合度下的293个状态点的状态方程.对线性混合近似进行了考查,结果表明线性混合近似是一个粗略的近似.

高温高压下爆轰产物分子间相互作用的研究

给出了一种由分子流体的冲击Hugoniot实验数据确定原分子之间和离解产物分子、原子相互间作用势参数的方法.在较低压强下,采用Ross硬球微扰理论软球修正模型确定原分子之间的相互作用势参数;在较高压强下,采用基于统计物理的化学平衡方法来确定分子离解后的分子和原子之间的相互作用势参数.与传统的由对应状态定律确定势函数参数的方法相比,所得到的势函数参数在很大的压强范围内都能较好地描述冲击实验.

铀高压状态方程的第一原理研究

利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,研究了铀的状态方程。基态计算结果表明:在100GPa的压强范围内,α-U结构是最稳定的相。利用量子分子动力学方法(QMD),计算了有限温度下的状态方程,在此基础上计算了冲击Hugoniot点,并与实验数据及其他理论计算结果进行了比较,结果表明:在100GPa以下的压力区域内,QMD计算结果与实验结果符合得很好,而用快速计算状态方程(QEOS)方法计算的结果偏软。

共边铜氧链化合物Ca_(0.85)CuO_2高压下的结构相变

类钙钛矿结构化合物Ca0.85CuO2具有很奇特的结构特点：它既含一维的共边铜氧链，又存在由于Ca原子周期性缺位而形成的调制结构，采用金刚石压砧高压装置(DAC)，对Ca0.85CuO2的多晶粉末样品，进行了0～32GPa压力范围的高压能散X射线衍射实验，实验结果首次表明，在15GPa压力附近，Ca0.85CuO2发生结构突变，相变是可逆的．

量子分子动力学模拟液体钚的输运性质（英文）

采用第一原理分子动力学(QMD)方法模拟液体钚的输运性质.计算的粘性和扩散系数在较低温度时与文献有明显差异,在实验测量范围内,模拟结果与实验一致,温度升高时数值模拟结果趋于一致.利用QMD的模拟结果计算了应力自相关函数和速度自相关函数,结果表明:在温度较低时,液体钚呈现明显的强关联特性.对于具有强关联特性的液体,利用较短时间的QMD模拟结果,通过简单e指数拟合外推到t→∞得到的扩散系数和粘性具有较大偏差,这是造成本文模拟结果与文献结果出现差异的主要原因.通过增加QMD模拟时间步数,获得了更为准确的输运性质.

高温超导体母体相CaCuO_2无限层结构的高压同步辐射结构研究

采用金刚石压砧高压装置(DAC),对高压合成的高温超导体母体相CaCuO2无限层结构的多晶粉末样品,进行了高压能散X射线衍射实验,实验结果首次表明,在0-30 GPa压力范围内,无限层结构的CaCuO2的晶体结构保持稳定,没有发生相变;根据压力和体积压缩率数据,用Birch-Murnaghan状态方程拟合,得到压力导数B0’=4时,零压体弹模量B0=181.4±9.4 GPa.

CeO2-ZrO2系统的高压固态反应和性质

以化学共沉淀法制备的CeO2和ZrO2纳米微粒为前驱体, 在高压高温(3.1 GPa, 1073 K)下合成了单相Ce0.5Zr0.5O2面心立方固溶体, 固溶温度明显低于常压下的固态反应温度. 结构分析表明, 立方Ce0.5Zr0.5O2固溶体在773 K以下是热稳定的. EPR结果显示Ce0.5Zr0.5O2固溶体中Ce离子完全以Ce4+形式存在, 773 K退火也不引起Ce4+向Ce3+的还原. 阻抗谱测量表明固溶体是离子导体, 823 K时, 电导率 ? = 1.2×10?5 S/cm, 与纯CeO2在同温度下的电导率同数量级; 1123 K时, ? = 2.1×10?3 S/cm, 小于掺杂的氧化锆和氧化铈基电解质的电导率. 在高温区和低温区ln(σT )与1/T的关系满足斜率不同的两条直线, 但低温活化能小于高温活化能. 对实验结果进行了讨论.