合金固液界面動力學與納米體系結構和穩(wěn)定性的分子動力學研究.pdf

1、界面的性質直接影響著多相體系的結構、穩(wěn)定性和動力學行為。本論文主要圍繞合金固化中固液界面的動力學行為、表面對團簇結構的影響、填充液體界面能驅使的彈性管的結構變化及其穩(wěn)定性等問題開展了系統(tǒng)的理論研究。具體地，第一章介紹了界面動力學與熱力學的物理基礎。第三章介紹了我們關于二元合金固液界面動力學的研究結果；第四章總結了填充液體誘導的彈性管的結構變化和穩(wěn)定性的研究結果；我們關于團簇結構及其普適結構模型的結果在第五、六章中作了介紹。在第二章我們對

2、論文研究的主要方法-分子動力學方法作了簡單介紹。
　　 論文的主要研究發(fā)現如下：
　　 （一）應用分子動力學方法，系統(tǒng)研究了二元合金固化的界面動力學行為。發(fā)現了合金（金屬）固化過程中在界面附近存在溫度梯度。這一現象從未見著于前人的研究中，它對正確確定合金過冷溫度具有重要意義；獲得了分配系數與生長速度的第一份定量數據，發(fā)現了分配系數的非連續(xù)變化；獲得了溶質阻滯現象對生長定量影響的第一個模擬結果。證明了合金界面的動力學系數和

3、分配系數的各項異性。這些結果為澄清和建立各種動力學模型提供了物理基礎。
　　 （二）結合理論分析與分子動力學模擬，我們發(fā)現了毛細作用驅使的彈性圓管的形變。伴隨著這個形變，存在一個特征長度-彈性毛細長度，我們發(fā)現彈性毛細長度與彈性管的特征長度存在普適的標度關系，這個標度關系和相互作用勢以及具體材料無關。通過分子動力學模擬碳納米管部分填充液體鐵的彈性毛細現象，驗證了我們理論所預言的標度關系。
　　 （三）系統(tǒng)研究了兩體勢平衡

4、距離對團簇結構的影響，找到了平衡距離對團簇結構的演化規(guī)律（結構相圖）。計算結果顯示：對于較大平衡距離的兩體勢，團簇具有更多的正十面體類結構和密堆結構；而對于較小平衡距離的兩體勢團簇，多數團簇為無序結構；對于中等大小平衡距離的兩體勢，團簇具有更多的正二十面體類結構；另外，我們發(fā)現小尺寸(N＜24)團簇的結構幾乎和兩體勢的平衡距離無關，為多四面體類結構。
　　 （四）我們定義了團簇的有效表面斷鍵量和有效形變量。通過計算這兩個結構量，