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Diffusion behavior of hydrogen isotopes in tungsten revisited by molecular dynamics simulations 被引量:1
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作者 Mingjie Qiu Lei Zhai +3 位作者 Jiechao Cui Baoqin Fu Min Li Qing Hou 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第7期268-275,共8页
Molecular dynamics simulations were performed to study the diffusion behavior of hydrogen isotopes in single-crystal tungsten in the temperature range of 300-2000 K. The simulations show that the diffusion coefficient... Molecular dynamics simulations were performed to study the diffusion behavior of hydrogen isotopes in single-crystal tungsten in the temperature range of 300-2000 K. The simulations show that the diffusion coefficient of H isotopes exhibits non-Arrhenius behavior, though this deviation from Arrhenius behavior is slight. Many-body and anharmonic effects of the potential surface may induce slight isotope-dependence by the activation energy; however, the dependence of the pre-factor of the diffusion coefficient on the isotope mass is diminished. The simulation results for H-atom migration near W surfaces suggest that no trap mutations occur for H atoms diffusing near either W{ 100} or W{ 111 } surfaces, in contrast to the findings for He diffusion near W surfaces. Based on the H behavior obtained by our MD simulations, the time evolution of the concentration distribution of interstitial H atoms in a semi-infinite W single crystal irradiated by energetic H projectiles was calculated. The effect of H concentration on H diffusion is discussed, and the applicability of the diffusion coefficients obtained for dilute H in W is assessed. 展开更多
关键词 hydrogen isotopes TUNGSTEN diffusion molecular dynamics
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Hydrogen Diffusion in Aluminum Melts: An ab initio Molecular Dynamics Study
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作者 柳洋 孙宝德 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS 2012年第3期560-567,共8页
The diffusion process of hydrogen in aluminum melts was investigated by molecular dynamics simulation. The pair correlation function, first peak position, and coordination number was calculated and differences in the ... The diffusion process of hydrogen in aluminum melts was investigated by molecular dynamics simulation. The pair correlation function, first peak position, and coordination number was calculated and differences in the structural properties among Al-H, Cl-H, and Al-Cl pair were examined. The mechanism of chlorine on improving hydrogen diffusion was discussed. From an ab initio molecular dynamics calculations, the diffusivity of hydrogen in liquid aluminum as D(T)=(0.118×10-4 m2/s)exp(-0.316 eV/kT) is obtained, which is in good agreement with the experimental data. Correspondingly the diffusivity with presence of chlorine is promoted as D(T)=(0.09×10-4 m2/s)exp(-0.251 eV/kT). It can be concluded that the diffusion of hydrogen in aluminum melts can be enhanced in the presence of chlorine. 展开更多
关键词 ab initio molecular dynamics hydrogen in aluminum melts CHLORINE diffusion coefficient activation energy barrier
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非金属PE管材氢气-甲烷渗透研究进展
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作者 郑度奎 李敬法 +5 位作者 宇波 黄志强 张引弟 刘翠伟 赵杰 韩东旭 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期258-268,共11页
采用非金属聚乙烯(PE)管道输送纯氢和掺氢天然气可有效避免金属管道的氢脆。但由于材料特性,PE管道在输送过程中存在一定程度的气体渗漏,造成能源浪费和引发安全问题。为选择合适的PE管材和确定输送条件,需深入揭示氢气/甲烷在PE材料中... 采用非金属聚乙烯(PE)管道输送纯氢和掺氢天然气可有效避免金属管道的氢脆。但由于材料特性,PE管道在输送过程中存在一定程度的气体渗漏,造成能源浪费和引发安全问题。为选择合适的PE管材和确定输送条件,需深入揭示氢气/甲烷在PE材料中的渗透扩散机理和了解研究方法。本文以文献调研的方式,在微观角度从溶解和扩散两方面揭示了气体在PE材料中的渗透机理;综述了常用于研究氢气、甲烷和氢气/甲烷混合气体在PE材料中溶解、扩散和渗透性能的常用实验方法和数值模拟方法的研究进展,其中实验方法主要有膜渗透实验法和全尺寸渗透实验法,数值模拟方法主要有分子动力学模拟法和数学模型法。根据研究进展,讨论并指出了实验方法和数值模拟方法中存在的问题,并针对当前研究的不足指出了未来的研究重点和发展趋势。本文可为纯氢及掺氢天然气在PE管道中的安全输送提供参考。 展开更多
关键词 氢气 聚乙烯管道 渗透性能 溶解度系数 扩散系数 实验研究 分子动力学模拟
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油纸复合介质中水分子扩散行为的分子动力学模拟 被引量:28
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作者 廖瑞金 朱孟兆 +3 位作者 周欣 杨丽君 严家明 孙才新 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2011年第4期815-824,共10页
对不同温度下水分子在油纸复合介质中的扩散行为进行了分子动力学模拟研究.通过分析水分子与纤维素形成的氢键发现,油中的水分子在模拟过程中会逐渐扩散到纤维素内并与之形成氢键,而纤维素内的水分子则与纤维素形成氢键后被束缚于纤维素... 对不同温度下水分子在油纸复合介质中的扩散行为进行了分子动力学模拟研究.通过分析水分子与纤维素形成的氢键发现,油中的水分子在模拟过程中会逐渐扩散到纤维素内并与之形成氢键,而纤维素内的水分子则与纤维素形成氢键后被束缚于纤维素中.通过分析水分子的扩散系数发现,由于油和纤维素的极性不同,使得水分子在油和纤维素两种单介质中的扩散行为有较大差别,而在复合介质中的扩散系数受水分子在油和纤维素中的比例影响较大,两者表现出很强的相关性.水分子和两介质的相互作用与两介质的极性也存在很大的关系,且不同温度下水分子与两介质的相互作用能和水分子在油和纤维素中的比例也表现出了较强的相关性.不同温度下水分子的不同分布弱化了温度对扩散系数的影响. 展开更多
关键词 分子动力学 复合介质 氢键 扩散系数 相互作用能 相关性
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小分子酸与高分子酸在油中扩散行为的分子动力学模拟 被引量:4
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作者 李亚莎 刘志鹏 +2 位作者 花旭 代亚平 沈星如 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2018年第9期70-75,共6页
为深入了解小分子酸和高分子酸在油中的扩散行为,利用分子动力学方法分别对甲酸和环烷酸在不同含水量油中的扩散行为进行了模拟研究。根据均方位移计算了两种酸在不同含水量油中的扩散系数,通过径向分布函数观察了两种酸的不同官能团与... 为深入了解小分子酸和高分子酸在油中的扩散行为,利用分子动力学方法分别对甲酸和环烷酸在不同含水量油中的扩散行为进行了模拟研究。根据均方位移计算了两种酸在不同含水量油中的扩散系数,通过径向分布函数观察了两种酸的不同官能团与水分子形成氢键的情况,并且分析了不同酸油模型的动能变化。结果表明:环烷酸的扩散系数明显小于甲酸,且其下降趋势较甲酸平缓;两种酸中羰基氧原子比羟基氧原子更易与水分子形成氢键;酸油模型中水和酸含量越高,形成的氢键数目越多,所具有的动能越大,分子间相互撞击所释放的能量更强,更容易破坏油分子结构的稳定性。 展开更多
关键词 变压器油 分子动力学 扩散系数 氢键
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分子动力学模拟研究纳米孔道中受限水的自扩散
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作者 李慎敏 石金 徐婷 《辽宁师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2011年第3期320-324,共5页
利用分子动力学模拟技术考察受限于3种不同材料的纳米孔道(单壁碳管、硼氮管、铁原子孔道)中水分子的静态结构与扩散动力学,计算孔道中水分子沿轴向的自扩散系数Dz,讨论孔道截面尺寸、形状以及组成材料的变化对水分子扩散动力学的影响.... 利用分子动力学模拟技术考察受限于3种不同材料的纳米孔道(单壁碳管、硼氮管、铁原子孔道)中水分子的静态结构与扩散动力学,计算孔道中水分子沿轴向的自扩散系数Dz,讨论孔道截面尺寸、形状以及组成材料的变化对水分子扩散动力学的影响.结果表明,水分子的轴向自扩散系数随孔道半径的增大而减小,光滑的孔道壁有利于水分子的运输.在3种孔道限制体中,水分子在单壁碳纳米管内的自扩散系数最大. 展开更多
关键词 分子动力学模拟 自扩散系数 受限水 纳米孔道 氢键
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小分子气体在烯烃共聚膜中扩散行为的分子动力学研究 被引量:9
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作者 张立书 王阳刚 +2 位作者 吴刚 吴丝竹 张立群 《科技导报》 CAS CSCD 2008年第12期52-57,共6页
采用分子动力学模拟方法,研究了小分子气体(氧气分子和氢气分子)在烯烃共聚物乙烯/1-己烯膜中的扩散性能。主要探讨了分子主链结构中共聚物单体的比例,以及气体分子大小对扩散系数和自由体积的影响。模拟过程中采用Compass力场,对共聚... 采用分子动力学模拟方法,研究了小分子气体(氧气分子和氢气分子)在烯烃共聚物乙烯/1-己烯膜中的扩散性能。主要探讨了分子主链结构中共聚物单体的比例,以及气体分子大小对扩散系数和自由体积的影响。模拟过程中采用Compass力场,对共聚物模拟体系进行NPT系综动力学优化,计算得到其密度,并与实验值进行对比,使模拟体系接近于真实体系;随后进行NVT模拟,得到500ps时间的小分子运动轨迹,由爱因斯坦方程计算出气体分子在烯烃共聚物中的扩散系数,并与文献报道的实验数据进行对比。结果表明,随着共聚物中1-己烯含量的增加,氧分子和氢分子的扩散系数也呈增大趋势,与共聚物中分子间相互作用力的变化分析一致。说明分子动力学模拟方法是一个有效计算、预测小分子在不同比例烯烃共聚物中计算扩散系数的方法。 展开更多
关键词 扩散系数 分子动力学 氧分子 氢分子 乙烯/1-己烯
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氢及其同位素在溴化丁基橡胶中渗透的分子模拟 被引量:6
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作者 陈利宾 周元林 +2 位作者 李迎军 范昌改 陈长安 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期166-171,共6页
使用分子动力学(MD)和巨正则蒙特卡罗(GCMC)的方法,对H_2,D_2,T_2在溴化丁基橡胶(BIIR)中的扩散和溶解行为进行了计算模拟,运用自由体积理论探讨了气体分子在聚合物内的扩散机理,并得出气体的运动轨迹。结果表明:对氢及其同位素而言,质... 使用分子动力学(MD)和巨正则蒙特卡罗(GCMC)的方法,对H_2,D_2,T_2在溴化丁基橡胶(BIIR)中的扩散和溶解行为进行了计算模拟,运用自由体积理论探讨了气体分子在聚合物内的扩散机理,并得出气体的运动轨迹。结果表明:对氢及其同位素而言,质量越小,运动速度越快,扩散系数越大,溶解度系数比较接近,渗透系数的模拟值与实验值基本吻合,为提高材料的阻隔性能提供了一定理论基础,同时预测出硫化溴化丁基橡胶对氚水也有较好的阻隔性能。 展开更多
关键词 分子动力学 氢及其同位素 溴化丁基橡胶 扩散 渗透
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氢及其同位素在聚苯乙烯与Cu界面的扩散 被引量:2
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作者 周静 易勇 +2 位作者 胡丽 唐永建 杜凯 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1179-1183,共5页
为了探索气体在固体表面高分子链中的扩散,使用分子动力学(MD)的方法,对H2,D2,T2在聚苯乙烯与金属铜(PS-Cu)界面的扩散进行了计算模拟,通过所得到气体的均方位移计算了气体在不同金属表面与聚苯乙烯界面中的扩散系数。结果显示:气体在... 为了探索气体在固体表面高分子链中的扩散,使用分子动力学(MD)的方法,对H2,D2,T2在聚苯乙烯与金属铜(PS-Cu)界面的扩散进行了计算模拟,通过所得到气体的均方位移计算了气体在不同金属表面与聚苯乙烯界面中的扩散系数。结果显示:气体在界面的扩散系数比在聚苯乙烯本体中的扩散系数小,气体在PS-Cu(110)界面的扩散系数最大,在PS-Cu(111)界面的扩散系数最小。计算和分析了PS与金属表面的相互作用,发现其相互作用能越大,气体在此界面的扩散系数越小。同时,金属表面的晶面密度对气体在界面中的扩散也有一定的影响。 展开更多
关键词 氢及其同位素 分子动力学 聚苯乙烯 扩散系数
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高温高压水的分子动力学模拟 被引量:5
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作者 董艳萍 董秀芹 张敏华 《化学工业与工程》 CAS 2008年第2期160-165,共6页
采用分子动力学(MD)模拟方法对高温高压水的结构性质和扩散系数进行了研究。结果表明,亚临界和超临界条件下水分子间的氢键作用比常温常压下明显减弱。水分子的几何构型随温度的升高呈现规律变化,键长逐渐减小,键角逐渐增大。通过分析... 采用分子动力学(MD)模拟方法对高温高压水的结构性质和扩散系数进行了研究。结果表明,亚临界和超临界条件下水分子间的氢键作用比常温常压下明显减弱。水分子的几何构型随温度的升高呈现规律变化,键长逐渐减小,键角逐渐增大。通过分析超临界状态下水的径向分布函数看出,在一定压力下,径向分布函数峰值随着温度的升高呈现先增大后减小的趋势。扩散系数的模拟结果与文献试验值吻合良好,相对偏差小于5%。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 超临界水 微观结构 氢键 扩散系数
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不同温度下水的分子动力学模拟 被引量:23
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作者 周健 陆小华 +1 位作者 王延儒 时钧 《计算机与应用化学》 CAS CSCD 1999年第4期241-244,共4页
采用分子动力学 ( M D) 模拟的方法对不同温度下水的氢键结构及扩散性质进行了研究。模拟发现随温度的升高, 水分子平均氢键配位数减小, 氢键键角分布变宽, 键角分布峰值减小, 即水分子间氢键作用不断减弱。扩散系数随温度的... 采用分子动力学 ( M D) 模拟的方法对不同温度下水的氢键结构及扩散性质进行了研究。模拟发现随温度的升高, 水分子平均氢键配位数减小, 氢键键角分布变宽, 键角分布峰值减小, 即水分子间氢键作用不断减弱。扩散系数随温度的增加而上升, 液体水的扩散系数与温度之间的关系符合 Arrhenius 行为。 展开更多
关键词 氢键 扩散系数 分子动力学 分子模拟 水溶液
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碳纳米管储氢性能及H_2分子扩散现象的分子动力学研究 被引量:2
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作者 刘健康 何国柱 《四川大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期901-904,共4页
本文采用Brenner及LJ混合势对H_2在C纳米管的吸附及H_2分子在C纳米管中的扩散性质进行了分子动力学模拟.通过模拟轨迹的分析,分别计算了C—H之间的径向分布函数、H_2分子在单壁C纳米管的均方位移及通过对H_2分子的均方位移的分析,计算... 本文采用Brenner及LJ混合势对H_2在C纳米管的吸附及H_2分子在C纳米管中的扩散性质进行了分子动力学模拟.通过模拟轨迹的分析,分别计算了C—H之间的径向分布函数、H_2分子在单壁C纳米管的均方位移及通过对H_2分子的均方位移的分析,计算了不同温度下的H_2分子在C纳米管中的扩散系数,分析了温度对扩散系数的影响. 展开更多
关键词 C纳米管 分子动力学 储氢 扩散性质
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