六氟化硫替代气体的研究现状及未来发展趋势

六氟化硫(SF_(6))是电力行业应用最为广泛的绝缘和灭弧介质。然而,SF_(6)具有极高的温室效应潜值(GWP=23900),其引起的环境问题逐渐成为制约我国电网绿色发展的重要因素。本文首先回顾了SF_(6)替代气体试错法和计算机辅助法的筛选历程,综述了全氟酮、全氟异丁腈、三氟硫氮、氢氟烯烃等候选物在绝缘性能和制备方法两方面的研究成果。随后聚焦SF_(6)替代气体筛选中的核心问题,分别从物理定义、基团贡献、定量构效关系和机器学习的角度,回顾了绝缘气体各性能预测方法的研究进展,指出同时兼顾计算效率、精确性和泛用性的预测方法是未来的发展趋势。基于目前的研究现状,提出了高通量分子设计和共沸绝缘气体两种研发思路,以期为我国绝缘环保气体的研发提供有益的借鉴。

5,5′-联四唑-1,1′-二氧二羟铵在不同生长条件下的晶体形貌预测

为了准确预测5,5'-联四唑-1,1'-二氧二羟铵(HATO)在不同生长条件下的晶形,对PCFF力场参数进行了系统地验证与修正。采用分子模拟方法,计算了HATO晶面的附着能,获得了HATO在真空、7种溶剂(水、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃、三氯甲烷)和3种添加剂(十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、糊精)中的晶形。结果表明:HATO在真空中的晶形为长片状,由(020),(11-1),(011),(110)和(100)五个晶面构成。其中,(020)晶面最为重要,占据了总表面积的53.97%。在二甲基亚砜、甲醇、乙醇极性溶剂中,(020)晶面的形态学重要性降低,HATO晶形得到改善。在3种添加剂中,HATO晶形仍呈长片状。晶形预测结构与实验吻合较好,可为HATO的晶形控制提供理论指导。

TMETN/NG混合增塑剂及NC共混体系的性能模拟

为了探索高能钝感混合增塑剂与含能粘合剂相互作用对于体系性能的影响,以硝化棉(NC)为粘合剂,构建了含有三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)、硝化甘油(NG)以及三种不同质量比TMETN/NG混合增塑剂的五种共混模型。采用Materials Studio软件,利用分子动力学(MD)方法模拟了各共混体系的相互作用、力学性能、径向分布函数、O—NO2最大引发键长(Lmax)等参数。结果表明,共混模型中TMETN含量增加时,共混体系的结合能降低。含有混合增塑剂的共混模型力学性能优于单组分增塑剂共混模型。NG与TMETN质量比为3∶1时,两种硝酸酯增塑剂可以同时与NC建立强的氢键作用,并为共混体系提供较高的模量与较低的最大引发键长。结果显示,调整混合增塑剂质量比可以增强体系各组分的相互作用,从而提升共混体系的力学性能及引发键的稳定性。

粒子在拥挤环境下的亚扩散：示踪粒子与拥挤粒子的尺寸影响

利用二维体系下的朗之万动力学模拟研宄了示踪粒子直径为σt在拥挤剂直径为口。的环境下的扩散行为．发现在中等时间尺度下示踪粒子的扩散行为与示踪粒子与拥挤粒子的直径之比6相关，6在一定范围下，单纯的拥挤效应可以使示踪粒子表现出亚扩散行为．进一步发现粒子的亚扩散行为是由于拥挤剂对其的“笼闭效应”．亚扩散指数OL随着体系粘度以及拥挤程度而下降，在6=1时取得最小值αmin=0．75．长时间尺度下，示踪粒子表现出正常扩散行为．6〈1时，粒子的扩散系数与粒子大小无关，δ〉1时，扩散系数对随拥挤剂粒子增加而增加．本研究有助于进一步了解蛋白质、DNA、核糖体等生物大分子的扩散行为的物理本质．