二氧化硅表面催化复合机理的原子尺度揭示

高超声速飞行器热防护系统的可靠性在很大程度上依赖于对高超声速飞行器表面复杂气动热载荷的准确预测。随着飞行速度的提高,“壁面催化效应”极大地增加了飞行器表面所承受的气动热载荷。该文基于反应分子动力学(Reactivn Molecular Dynamics,RMD)模拟方法,系统地研究了SiO2材料表面温度和来流氧原子入射动能对壁面催化效应的影响机理,并对不同条件下的壁面催化重组系数进行求解。模拟研究结果表明:材料表面温度的升高会加剧SiO2材料表面催化效应;来流高焓氧原子入射动能在1 eV左右时,氧原子与材料表面催化重组速率出现最大值。该研究旨在通过基于微观尺度下材料表面催化效应的机理研究,为开展新型低催化热防护材料的主动设计提供理论支撑。