密度泛函理论用于新型相变吸收剂机理研究的进展分析

相变吸收剂由于在降低再生能耗方面具有优异的性能而受到了广泛关注。密度泛函理论已被广泛用于分析相变吸收体系的吸收、解吸等性能,并为反应过程和相变现象提供了有效的解释,但目前尚无对由密度泛函理论得到的氢键、偶极矩、反应能垒和电子云密度在相变吸收体系中相关应用的系统介绍。简述了相变吸收剂的吸收、相变及解吸机理,从氢键、偶极矩、反应能垒和电子云密度4个方面综述了密度泛函理论在新型相变吸收剂中应用的最新研究进展并进行了总结。针对密度泛函理论在现有应用中存在的不足提出了改进方法,并建议构建计算结果与吸收性能的关联模型,以指导相变吸收剂的设计。

深部围岩相变理论与分区破裂化现场实测对比

高地应力作用下的深部围岩巷道分区破裂化现象,一直是岩土工程领域研究的热点和难点,其产生和发展对深部工程安全造成了很大影响。当材料发生屈服破坏时,能量出现一定耗散,随着耗散的进行,材料结构也产生相应变化形成新的组织结构,该过程类似于协同学上的自组织过程,此时传统弹塑性力学已经不太能发挥作用,需要借助物理学理论;深部巷道围岩在高地应力作用下,当变形超过弹性极限时,也会出现类似于耗散结构现象,围岩结构需要经历自组织过程形成新的耗散结构,此过程和物理学中的渐进相变现象类似;实际上,深部巷道围岩的变形破坏过程是一个固体向流体转换的二级相变过程,即它具有渐进相变特征。首先对现场尺度、实验室尺度以及模拟试验中出现的各种分区破裂化现象进行了比较分析;随后,基于相变理论模型,通过Poincare解析的参数摄动方法对非线性高阶控制方程进行了近似解析,各参数在近似解中的敏感性也得到了分析;最后,将理论模型计算结果和金属矿山金川矿700 m深的水平巷道中监测到的分区破裂化现场实测数据进行对比验证,结果表明理论半解析解的计算结果与实际测量数据高度符合,验证了针对分区破裂化的相变理论模型和计算方法的正确性。

脂肪酸三元低共熔混合物相变温度和潜热的理论预测

对脂肪酸低共熔混合物相变温度和潜热的理论预测公式进行了选择和实验验证,通过DSC实验测试月桂酸-肉豆蔻酸二元低共熔混合物、月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸三元低共熔混合物的热物性参数,发现理论预测公式对低共熔质量配比和相变温度的预测与实验结果吻合较好,可以用于计算脂肪酸类低共熔混合物的热特性参数。在此基础上对10种脂肪酸三元低共熔混合物的质量配比、相变温度和潜热进行了预测计算,这10种脂肪酸三元相变温度范围为16.12～38.86℃,相变潜热范围为154.99～177.39J/g。脂肪酸三元低共熔混合物的研究丰富了脂肪酸的相变温度和相变潜热范围,为脂肪酸类相变材料的工程应用提供了更广阔的空间。

稀土低碳钢相变行为的EET理论研究

以添加稀土的Q345B钢为研究对象,运用固体与分子经验电子理论(Empirical Electron Theory,EET),建立了稀土低碳钢中相变行为的价电子结构模型,从电子层次揭示了稀土在低碳钢中的作用机理。理论计算结果表明,随着稀土Ce原子的固溶,原γ-Fe晶胞中Fe原子的混乱状态有所升高,这种较强的γ-Fe-Ce键形成规则排列,晶胞中参与结合的共价电子对数明显增加,高于γ-Fe晶胞的共价电子对数,这使得珠光体转变过程需要更大的过冷度才能完成,也即稀土钢的C-曲线临界温度降低,形成向下拖曳。同时,共价电子对数和相结构因子S的变化也促进了晶粒细化。利用EET理论预测稀土低碳钢相变结果与实测的CCT图结果吻合良好,验证了该方法的有效性和可靠性。

二元混合无机盐相变温度和潜热的理论预测

对二元无机盐的相变过程做了合理假设,并进行了推导。计算二元硝酸混合盐在不同配比下的相变温度和相变焓,并与文献中已有的相同比例下的二元硝酸盐的相变温度和相变焓实验数据做了对比,结果验证理论计算可行。依据此结论对二元碳酸盐和二元硫酸盐进行热特性参数计算,推测出二元硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐中有利用潜质的相变材料。

汽液相变及亚稳态理论研究

基于唯象理论,分析了汽泡核化速率和过热度以及相变驱动力和唯象系数的关系。运用经典热力学原理,建立了气泡生成、长大数学模型。利用亚稳态相图,对过热液流体亚稳态性质进行了研究。结果表明,气泡核化速率随过热度增大而增加,并具有极限值;唯象系数在相变过程中存在最大值,具有质量转化率和相变驱动力的增大速率不相同步的特点;随压力降低,气相质量转化率在达到某一值后下降趋势不再明显,相反,随压力升高,相变达到等密度点后,气相完全转变为液态。气泡生成、长大数学模型可用于指导流体微观理论研究。

自发磁化交换偏置的朗道相变理论

为了研究具有自发磁化交换偏置不对称性材料的自由能密度F的特征,采用朗道的相变理论,处理自发磁化的交换偏置不对称性.一维情况下对称性的自由能密度F展开成自发磁化强度M(T)的偶次幂级数,而不对称的自由能密度F只要考虑M3(T)项,这样,在铁磁一顺磁相变温度Tc附近,得到了具有二级相变特征的不对称的M-T和(F-g0)-M曲线.其中,F的幂级数展开系数的定性关系为:g2=γ(T-Tc);g3随T的减小非线性减小;g4随T的减小而增大.

伴有相变过程的气-液两相渗流理论的研究

伴有相变过程的气-液两相渗流是一个变质量传输问题。本文考虑到物理实际和公式的简单化形式,通过理想的多孔介质模型和局部平均化方法的运用,由质量守恒和动量守恒方程,进行了量纲分析,得出了伴有相变过程的气-液两相渗流的运动方程简单形式和相对渗透率表达式。对比表明达西公式以及以往的相对渗透率表达式对该流体的渗流进行描述是不恰当的,它将对物理实际产生较大的偏离。研究得出的渗流方程对伴有相变过程的气-液两相渗流有着重要的实用价值,并具理论意义和实际意义,揭示了伴有相变过程的气-液两相渗流的规律,丰富了气-液两相渗流的理论。

LiTaO_3晶体高压结构相变的理论研究

利用基于密度泛函理论的平面波赝势结合局域密度近似的从头算方法，计算了LiTaO3晶体在0～200GPa压力范围内的冷压曲线（P—V／V0）和零温焓，以研究它的高压结构相变．参照同构体UNTO3的高压相结构，对LiTaO3的菱形相（R3c对称群，室温大气压结构）和正交相（Pbnm对称群）进行计算．结果表明，菱形相压缩线与低压冲击实验数据和静压结果符合较好，而正交相压缩线与扣除热压贡献的高压冲击实验数据相符；正交相更难压缩且各轴向的压缩率不同，对应的常态密度比菱形相高约24％．理论预测的相变起始压力约为23GPa．由此可见LiTaO3的冲击高压相具有正交对称性，与LiNbO3的室温高压相类似．

《相变理论》创新性研究生课程改革的研究

本文对《相变理论》的研究生课程建设及其教学改革的主要内容进行了详细的阐述。通过改革《相变理论》课程教学手段及教学内容,激发了本校材料类专业研究生对本学科专业的兴趣和热爱,提高了研究生的创新能力、创新意识和创新精神的培养质量。本文也积极探索了本门课程新的实践性环节,并对本门课程的考核模式进行大胆的改革,极大程度地提高了研究生的科研素养和科技创新能力,使研究生具备坚实的理论知识基础,同时促进了研究生创新精神的培养。

贝氏体相变理论进展近况

近年来贝氏体相变理论三个学派的研究工作均有明显进展，有些观点渐趋接近，有些观点依然存在严重分歧，各自都有亟待澄清的难题。各派间在学术上的批判反批判旨在指明探索方向和途径，发展理论，这已充分为当今相变理论研究进展事实所证明。

相变冷却服装发展现状及传热理论模型概述

介绍了冷却服和相变材料以及国内外相变冷却服的发展现状。提出了传统相变冷却服及新型相变冷却服传热理论模型,有利于人们对相变冷却服进一步的了解和认识。

形状记忆合金相变塑性的统一本构理论

本文根据单品相变时其宏观(长程)切应变(等效应变)与外加切应力(等效应力)问的幂函数关系假定,建立了形状记忆合金多晶体相变塑性的统一细观本构理论,它推广了现有细观本构理论的结果,消除了现有理论中存在的当外加偏应力趋于零时自由能函数的不连续性和宏观塑性变形的不连续性。这一本构理论将能统一地描述在不同温度和载荷下记忆合金所呈现的各种行为。

相变演化的理论与计算

相变系统随时间的演化过程是一个有着广泛应用背景的重要理论问题,其核心困难在于椭圆不稳定性.介绍了两类处理方法,即广义熵条件法和加入耗散的方法.对于后者,介绍了高阶耗散与低阶耗散方面的一些进展,理论和数值研究揭示了耗散与椭圆不稳定性之间非线性相互作用的机理和复杂现象.

马氏体相变切-转晶体学理论及其应用

以马氏体相变切-转点阵变形机制为出发点,建立了基于形状变形IPS的定量晶体学理论,这个理论成功地应用于{3 15 10}_f和{2 5 2)_f两类基本马氏体相变,不仅解释了所有实测常规晶体学,而且还能用于理解各种马氏体形貌和{252}_f相变独特的晶体学特性。对于重要的理论预测,提供了新的试验证据;从切-转机制理论观点,对表象晶体学理论成功和失败以及{3 15 10}_f→{2 52}_f过渡进行了讨论。

关于朗道相变理论的一个修正

由单轴铁磁体对自发磁化强度M的对称性，对朗道相变理论中自由能的表达式作了一个修正，并运用卡尔丹公式得到其临界指数β=1／3，与实验值一致。

朗道理论对铁氮相变的研究

应用朗道理论，通过引入序参量η，即单位体积中位矢（1／2，1／2，1／2）处晶格位置上被氮原子占有几率，将热力学势函数按η展开，讨论了η和温度T之间的关系。研究了αFe－γ｀Fe4N相变的位相关系并预测了相变过程申含有亚稳相出现。还应用点群理论推导了γ｀FenN相的形状。

半覆水相变V形峡谷场地P波入射下的空间地震动散射频域理论解、验证及特征

克服介质相变、峡谷分层且局部地形覆水导致的固有边界值难题,首次推导并得到了半覆水相变V形峡谷场地对P波激励下的散射理论解,验证理论解的正确性,探究了相变界面的有无、入射波频率和入射角对地表位移的显著影响,突出并重点强调了覆水因素对结果影响的不可忽视性。分析结果表明,(1)以经典算例为标准,对比验证了本文理论解的正确性,解释并澄清了峡谷局部可预测性的微小偏差的来源。(2)与未覆水部位相比,峡谷覆水部位表面位移显著增大;与峡谷满水状态相比,相变面的存在使位移增大的初始位置向峡谷中间移动;不同的入射波频率和入射角下,地面运动情况存在显著差异,随着入射角的增大,水平方向的位移逐渐增大,竖直方向的位移逐渐减小。本文研究可为覆水V形峡谷的长大结构多点地震动的合理输入提供基础性研究依据,兼有理论意义与应用价值。

碳纳米复合相变材料熔化传热的理论分析

针对传统相变材料导热系数低的缺点,将高导热碳纳米材料添加到相变材料基体中可强化其相变传热.对碳纳米复合相变材料熔化传热过程进行理论分析,研究碳纳米材料导热系数、添加体积比以及材料形状对熔化传热的影响.研究表明:提高碳纳米材料的添加体积比,相变材料熔化速度随之增大;碳纳米材料的形状对复合相变材料熔化传热性能有显著影响;在高导热系数范围内,碳纳米材料导热系数变化对复合相变材料熔化传热性能的提升影响甚微.

热力学相变理论的发展

相变理论是热力学课程中的重要内容,一般教材中都会对克拉珀龙方程、爱伦费斯特方程和朗道的有序相变理论进行介绍,内容体系庞大、方程较多,缺乏逻辑主线。如果在教学过程中从一级相变、二级相变的定义出发,沿着理论发展脉络,分别推导描述相变平衡曲线的方程,介绍理论发展的历史过程,理清不同方程之间的逻辑关系,则有利于提高学生的科学思维能力,提高热力学课程的教学效果。