Simpleware 软件在数字岩石、油气采矿领域中的应用合集

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Simpleware 为数字岩石物理和岩石分型提供解决方案 使用 Simpleware 这款全面的 3D 图像处理软件,可轻松可视化、分割并量化扫描数据(CT、micro-CT、FIB-SEM……)。利用软件强大的网格化工具进行多孔介质分析和虚拟特殊岩心分析,导出多域模型至 FE 和 CFD 求解器。也可用于计算扫描样本的有效材料性质。 典型应用案例 利用数字岩石计算有效物理性质的形态学变换策略        岩石是一种天然多孔介质,其结构中不仅包含岩石骨架,还有大量不规则的孔隙和孔隙流体。储层岩石的电学、力学和物理性质评价对于油气勘探具有重要意义。        基于 micro-CT 图像的数字岩心技术为岩石物理研究提供了新的途径,与传统实验相比也具有很多优势。利用三维数字岩心模型和多物理场模拟可以对岩石样品的有效物理性质进行数值评价。然而,在利用扫描图像进行数字岩心建模的过程中,存在各种影响岩石性质数值计算精度的因素,如形态学变换等。        应用于同一岩心样品的形态学变换策略会导致不同的孔隙率计算结果。研究表明,图像处理算法也会影响孔隙结构的重建,进而对样品的电学性质计算产生较大影响。本项目采用不同的形态学变换策略,对体素为 6003 的三维数字岩心模型进行研究。通过结合使用 Simpleware 和 COMSOL Multiphysics 软件,计算测量岩心模型的孔隙率和孔隙结构,模拟岩心模型的有效电学性质。 了解详情 脆性岩石试样断裂过程区及宏观疲劳裂纹行为研究        当材料在任意荷载作用下出现应力引起的新裂纹时,材料的应力状态会发生显著变化,应力的重分布将导致脆性岩石材料中原有裂纹发生扩展、钝化或改向,对材料的强度产生影响。由于循环加载和疲劳效应,在较小荷载作用下脆性材料就可能发生破坏,这种破坏属于材料的“疲劳”破坏。地铁隧道边墙、大坝、巷道顶板、桥梁和路基等在循环/重复荷载作用下均可能发生劣化。        损伤力学研究一般关注水平和竖直变形/应变,而这些变形是微/纳裂纹形成和扩展的结果。本研究结合试验与扫描电子显微镜(SEM)、计算机层析成像(CT)技术对断裂过程区(FPZ)进行观察和分析,探索断裂韧度(KIC)与循环载荷的关系。 了解详情 利用多孔介质和数字岩石研究孔隙尺度流动模拟的参考和基准        数字岩石物理(DRP)是一种快速发展的多学科工具,可用于计算岩石性质(如孔隙率、渗透率、地层因子、I-Sw 曲线、毛细管压力曲线和相对渗透率),并采用高分辨率图像(如 x 射线计算机断层扫描、扫描电子显微镜)表征微观结构。        在某些情况下,DRP 可以起到补充作用,取代实验室中相对缓慢且昂贵的测量和根据经验趋势获得模型的需求。此外,将岩心柱上的 DRP 工作流程与同一柱体上的物理测量相结合,可以在更大长度范围内实现更可靠、更详尽的地层评估和表征。本研究对包含理想化和异质化的不同微观结构进行图像处理,利用多种不同数值模拟方式计算渗透率并对结果进行比较。 了解详情 基于三维数字模型的碳酸盐岩绝对渗透率的数值模拟与评估 […]

氧化石墨烯催化臭氧高级氧化过程中活性氧形成机理的探讨(Carbon 2024)

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摘要 基于石墨烯催化剂的臭氧(O3)高级氧化工艺(AOP)作为一种高效的水体治理手段,探究其臭氧化的微观机理对环境治理具有重要意义。南京工业大学杨晓宁教授课题组,采用密度泛函(DFT)和反应分子动力学(ReaxFF)方法研究了氧化石墨烯(GO)表面多种含氧官能团的活性氧形成机制。 作者通过 AMS 软件中的 ADF 模块进行了一系列关于 O3 和含氧官能团的反应过渡态搜索,并采用隐式COSMO 溶剂化模型考虑了水溶液对反应过程的影响。反应路径和能量计算结果为多种含氧官能团的反应提出可行的臭氧化机制,可以更好的解释目前关于 GO 催化臭氧化的实验现象。作者进一步使用 ReaxFF 模块对 GO/O3/H2O 系统进行了多次动力学模拟,GO表面的含氧官能团与 O3 的反应过程被清晰的观察到。此外模拟过程中多种活性物种数量的时间演变也被统计。这些结果与 DFT 计算和实验数据较好吻合,进一步证实了文章提出的臭氧化机制的正确性。 参考文献 Huipeng Wang, Zhijun Xu, Xiaoning Yang, Probing the formation mechanisms of reactive oxygen species in graphene oxide-catalyzed ozone advanced oxidation processes, Carbon, 2024, 119831 感谢王慧鹏博士供稿!

【Simpleware】基于 XCT 研究气泡分布不均匀对岩浆碎裂的促进作用

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一、概述 岩浆囊的快速减压是脆性碎裂的重要机制,从而导致爆炸性火山喷发。由于岩浆是一种粘弹性流体,它是否符合固体的碎裂标准应取决于该过程的速率和时间。利用粘弹性流体进行的减压实验表明,碎裂和膨胀行为由三个特征时间的组合控制:减压时间 tdec、材料的弛豫时间 τr 和气泡的粘性膨胀时间 τv。类似脆性碎裂的发生是试样表面裂纹处有相当数量的气体突然释放引起,气泡分布的形态比较复杂,裂纹是由于连续相的韧性断裂或气泡的连接在试样内部萌生。 tdec < τr 发生类似固态的脆性碎裂 tdec > τv 气泡只发生膨胀而不碎裂 τr < tdec < τv 发生类似固态的碎裂,但有明显的时间延迟 在火山喷发建模中,考虑脆性碎裂尤为重要。而在阐明脆性碎裂机制时,将破裂起始点与试样的内部结构一一对应起来也至关重要。本研究通过 X 射线显微断层扫描(XCT)数据表征减压前试样的三维气泡结构,并使用高速摄影结合可见光照明记录快速减压过程中试样的动态响应,建立表面裂纹开口和内部气泡分布之间的联系。利用有限元法(FEM)数值模拟计算试样在减压过程中的应力演化和变形场,采用线性 Maxwell 模型描述试样的粘弹性能,讨论尺寸和空间分布对裂纹发展和类脆性碎裂触发的影响。 二、实验和模拟 2.1 试样 含有气泡的糖浆具有与岩浆接近的较大刚度 G 且粘度 η 范围很广,是一种适合模拟岩浆囊碎裂的材料。本研究所用试样为麦芽糖浆,将过氧化氢溶液(30%)作为添加剂混合以产生气泡,添加二氧化锰粉末作为过氧化氢溶液分解的催化剂。 2.2 快速减压试验 利用快速减压装置模拟碎裂,将试样放在容器的铝质底板上,容器顶部用塑料薄膜密封。使用精密压力控制器进行氮气加压,通过焦耳加热粘附在薄膜上的细镍铬丝使薄膜破裂。由于薄膜的突然破裂,容器中的加压气体快速释放,从而对试样进行快速减压。 减压过程中装置内部的压力曲线可以用指数衰减曲线相当准确地近似: 其中,p0 为减压前的初始压力,pa 为环境大气压,tdec 为特征减压时间。p0 设定为 2.1 MPa,特征减压时间 tdec 约为 3 ms。 使用 SPring-8 的 BL20B2 光束线进行 XCT 扫描,像素尺寸为 15.5 μm。采用 12 位数字高速摄像机观察试样在减压过程中的动态行为,空间分辨率为 0.10 […]

AMS 应用于燃烧/热解案例合集(四)

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基于ReaxFF分子动力学的不同阶煤分子指标气体生成规律(内蒙古科技大学) 为了获得不同煤阶煤在自然氧化过程中的指标气体生成特征和差异,选择了代表四个煤阶的五个煤样进行研究。建立了煤的分子模型,并使用 ReaxFF 力场进行了分子动力学模拟,结合煤样的加热实验,得出了指标气体 C2H4, C2H2, CO, 和 CO2 的宏观和微观生成规律。研究表明,在煤的自燃过程中,C2H4 和 C2H2 主要取决于脂肪族侧链的数量,而CO和 CO2 主要取决于煤分子中的碳原子。当氧化自燃达到后期阶段时,C2H4, C2H2, 和 CO 转化为 CO2,即燃烧的完全产物。指示气体的初始温度和峰值按煤阶顺序排列。不同指数气体的出现顺序为 CO2, CO, C2H4, 和 C2H2。该研究在确定采空区内适当的氧化诱导自燃指标气体方面起着关键作用,从而为后续制定全面的矿井防火和灭火策略提供了理论依据。 Index gases generation law of different rank coal molecules based on ReaxFF molecular dynamics, Jing Zhang erc., Materials Today Communications, 2024, 40, 109760, DOI: 10.1016/j.mtcomm.2024.109760 矿物油热解过程中多环芳烃形成机理的ReaxFF分子动力学研究(华中科技大学) 通过热解回收废矿物油是一种灵活有效的方法。然而,在此过程中可能会产生具有高毒性的多环芳烃(PAHs)。本研究试图通过 ReaxFF 分子动力学(MD)模拟揭示矿物油热解过程中矿物油的演化过程和多环芳烃的形成机制。此外,还探讨了加热速率(10 K/ps、100 K/ps和1000 K/ps)、温度(2200~3200 K)、矿物油成分(环烷烃和芳烃含量)和大气(CO2)影响多环芳烃形成的原理。 观察到矿物油的两阶段热解演化,第一阶段分解,随后发生聚合反应。高温可以使热分解快速转化为聚合反应阶段。通过跟踪关键中间体/产物和芳香结构的演变,发现氢提取乙烯基自由基加成(HAVA)反应在矿物油热解过程中主导了多环芳烃的形成。此外,碳簇上支链基团的缩聚环化对大分子多环芳烃的形成做出了相当大的贡献。乙烯基自由基加成和缩聚脱氢是矿物油热解过程中多环芳烃形成的两个标志性反应。矿物油中芳烃组分对多环芳烃形成的贡献约为环烷烃组分的 6.5 倍。CO2可以通过中间体/产物的氧化以及随后乙烯基/乙炔加成反应对脱氢的抑制来减少多环芳烃的形成。 […]

AMS 应用于燃烧/热解案例合集(三)

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ReaxFF分子动力学研究α-CPP和β-CPP燃料的热解机理(天津大学) 具有高密度和高比冲的新型燃料分子是航空航天燃料的理想替代品,了解它们的燃烧或热解化学是成功应用的必要条件。作者使用 ReaxFF MD 研究了新型燃料分子环丙烷化 α-蒎烷(α-CPP)和环丙烷化 β-蒎烯(β-CPP)的热解。结果表明,燃料分子的初始热解主要通过三个步骤完成:三元环中的 C 单键断裂形成二自由基,四元环发生开环反应形成内部具有环状结构和双键的二自由基;六元环向三烯烃分子或具有不饱和键的二自由基开环。在 α-CPP 和 β-CPP 的初始反应中, C11H18 → •CH3 + •C10H15 和 C11H18 → •C6H9 + •C5H9 分别占主导地位。进一步分析表明,C5H9 和 C6H9 自由基是热解过程中的重要中间体。动力学计算表明,α-CPP 和 β-CPP 分子的活化能分别为 51.44 kcal/mol 和 49.14 kcal/mol,小于 JP-10、RP-1和其他燃料的活化能。这项工作为在原子水平上揭示高能燃料分子 α-CPP 和 β-CPP 热解的整体反应机理提供了理论基础。 Pyrolysis mechanism of α-CPP and β-CPP fuels by ReaxFF molecular dynamics, Menghui Chen, etc., Computational and Theoretical Chemistry, 2024, Volume 1240, […]

AMS 应用于燃烧/热解案例合集(二)

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添加2,5-二甲基呋喃对正庚烷/异辛烷的碳烟纳米结构演变分析:实验研究与ReaxFF MD模拟(安徽工业大学) 生物燃料作为一种可再生能源,其性质与普通汽油和柴油非常相似。呋喃类生物燃料作为最具代表性的第二代生物燃料具有众多优点,如生产原料主要为纤维素而非粮食以及油料作物,不会与国家粮食保障的规定形成矛盾,并且此类生物燃料与石油的能量密度相当,这样将其与石油燃料混合不会引起发动机性能结构的重大改变。2,5-二甲基呋喃 (DMF) 是一种典型的呋喃类生物燃料,具有许多优点:能量密度与汽油相似、高沸点以及不溶于水等。基于此,本文主要进行DMF对正庚烷/异辛烷的碳烟纳米结构演变研究。 结合层流扩散燃烧实验,本文采用 AMS 软件中 ReaxFF MD方法模拟研究了2,5-二甲基呋喃掺混对正庚烷/异辛烷的碳烟纳米结构演变。 研究表明,随DMF掺混比的增加,正庚烷/异辛烷的层流扩散火焰高度逐渐升高。在高度一致的情况下,采集到的初级碳烟颗粒数量先减小后增加;初级碳烟颗粒的尺寸也随着DMF掺杂比的增大先增大后减小。透射电子显微镜(TEM)分析表明,DMF最初抑制了正庚烷/异辛烷火焰中初级碳烟颗粒产生,随后又促进了其生长。随着DMF掺混比的增加,核壳比先增大后减小,这表明碳烟的成熟度先减小后增大。在ReaxFF MD模拟中,掺混了DMF的正庚烷/异辛烷热解过程分为:燃料在第一阶段分解,在第二阶段发生剧烈反应。碳烟前驱体持续发生反应,分子尺寸不断增大,多环芳烃(PAHs)持续增加。第三阶段,最大分子的含碳原子数缓慢增加,碳烟发展进入成熟阶段,H/C比值缓慢下降。通过ReaxFF MD模拟发现,随着DMF掺混比的增加,碳烟的成熟度呈现先减小后增大的趋势。类石墨烯结构主要集中在H/C比为0.297的区域。 Analysis of the nanostructure evolution of soot in n-heptane/iso-octane with 2,5-dimethylfuran addition: A combined experimental study and ReaxFF MD simulations, W. Dong, R. Hong, Y. Yang, D. Wang, B. Qiu, H. Chu, Combustion and Flame, 2024; 270: 113751. DOI: 10.1016/j.combustflame.2024.113751 基于分子反应动力学对炭-H2O/CO2气化过程中钙物种催化机理的洞察(宁夏大学) 钙在炭气化过程中具有一定的催化作用,并影响气化产物的分布和组成。因此,深入了解钙在气化过程中的反应性质和机理对气化过程具有重要意义。反应力场分子动力学(ReaxFF […]

AMS 应用于燃烧/热解案例合集(一)

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微量水对C4F7N/CO2/O2混合气体热分解特性的影响机理(湖北工业大学) C4F7N/CO2/O2 三元气体混合物具有优异的环境和绝缘性能,已成为 SF6 最有前景的替代品之一,并在全球电力系统中得到了初步应用。目前,关于设备中 C4F7N/CO2/O2 在微含水量下长期运行的稳定性研究有限。本研究使用 ReaxFF 力场进行反应分子动力学模拟,在微观水平上研究水(高达 2%)对 C4F7N/CO2/O2 热分解特性的影响。此外,还进行了 C4F7N/CO2/O2 在不同微水浓度下的热分解实验,以分析分解产物与微水含量之间的关系。 当微水浓度低于 1.6% 时,H2O 促进 O 自由基的产生,增加 C4F7N 的分解。然而,随着 H2O 浓度的进一步增加,大量产生的 OH 自由基消耗 O 自由基,抑制 C4F7N 的主要分解反应。实验结果表明,气体混合物的主要热分解产物是CF4、C3F8、C3F6、C2F6 和 CHF3。本研究的结果,为提高 C4F7N/CO2/O2 绝缘设备在长期工程应用中的可靠性提供了理论支持和技术基础。 Mechanism of the Effect of Micro-Water on the Thermal Decomposition Characteristics of C4F7N/CO2/O2 Gas Mixture, F. Ye et al., IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical […]

AMS 应用于重元素研究案例集(三)

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多氧钒酸盐中成分驱动的原型动力学 在计算质谱学中,人们经常需要解决将质谱信号与可行且化学上合理的结构相关联的问题。尽管这些问题在有机化学领域中通常能够得到解决,有时甚至使用简单的启发式方法,但对所有无机和纳米分子体系来说仍然是一个挑战,例如配位化合物会表现出多种键合连接方式。 在最近发表在《化学科学》上的一项工作中,剑桥大学Kondinski 等人解决了由钒、砷和氧原子制成的新的、复杂、多核无机物的质谱信号相关性问题。从组成上来说,无机分子属于球形杂多钒酸盐 (heteroPOV) 家族,这是一组众所周知的催化活性和磁响应材料。 确认质谱仪检测到的结构,最初似乎是一个无法克服的问题,正如作者在论文中仔细列举的那样,有超过 40,000 种构造可以在形式上构建出球形heteroPOV。作者决定采取不同的路线并应用系统思维,整合了关于已知结构的经验证据,并将分子内应变作为替代构型的一个因素,从而能够较快地在整个化学空间中搜寻,并迅速定位到一些可能的结构。使用 AMS软件中ADF模块优化、整理并分配,与实验观测相关联的分子结构。 总体的研究揭示了一种前所未有的结构变化:当球形heteroPOV逐渐被砷过度地取代时,整体结构将跃变为环状。 Kondinski, M. Rasmussen, S. Mangelsen, N. Pienack,   V. Simjanoski,   C. Nather,   D. L. Stares,   C. A. Schalley, W. Bensch, Composition-driven archetype dynamics in polyoxovanadates, Chem. Sci., 2022, 13, 6397-6412 离子性可控的超原子盐 弗吉尼亚联邦大学Turbasu Sengupta与Shiv N. Khanna发现一类新的金属-硫族超原子分子。以Rh6S8Ln为例,通过在金属-硫族团簇周围结合适当的配体,可以改变双超原子分子的成键特性。选择不同配体,与超原子中相同原子结合时,配体的电负性随种类而有所不同,作者选择了膦配体PR3,其中R官能团为NME2、F等,分别产生不同的电负性。作者发现,这项技术也能用于(PR3)5Rh6S8–Rh6S8(CO)5二聚体、盐的电子特性控制。两边电子能级的差异导致内部产生了电荷转移,从而在共价键基础上增加了离子键成分,而且导致这种二聚体产生了偶极矩/内部电场。也就是说,二聚体的偶极矩/内部场的强度可以通过改变PR3基团的电负性来调整。用这种偶极强度、内部场和HOMO/LUMO位置可调的超原子分子团簇组装成的固体材料,可能会有特别的用途,例如光捕获。 此外,还观察到这种超原子分子离子的氧化还原性质也可以使用类似方法得到预测和调制,即通过改变PR3基团的电负性实现。这种超原子分子也可以考虑用来组装成铁电固体,作者目前正在与其他实验课题组合作探索应用。 Superatomic salts with controlled ionicity, Turbasu Sengupta, Shiv N. Khanna, Mater. Adv., […]

AMS 应用于重元素研究案例集(二)

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多价s-嵌段元素:一个缺失的环节挑战了重元素的化学周期律(清华大学) 许多化学教科书假定周期律毫无保留地有效,将 G 价元素放在周期表的 G 族列中。物理起源是原子核和价壳层之间的大能隙。将超重 p、d、fg 区化合物的文献数据与 s 区聚氟化物的现有结果相结合,发现随着重原子的非相对论量子数和相对论自旋轨道分裂的增加,Gap 逐渐减小。这改变了化学周期性: i)超重 s/p-元素的化合价升高/降低,偏离了 G 族标签 ii)新的周期不再从第 1 和第 12 组开始。 这两个“失败”都表明,在110左右,Z以上元素的经典周期律正在逐渐消失。 Polyvalent s-block elements: A missing link challenges the periodic law of chemistry for the heavy elements, Chang-Su Cao, Jing Zhao, Han-Shi Hu, Jun Li, PNAS, 2023, 120,(43) e2303989120, DOI: 10.1073/pnas.2303989120 锕系元素逆反效应与下方协同推动\多中心键合 具有高多重性的锕系配体键仍然知之甚少。几十年前,人们提出了一种称为 6p 自下推(PFB) 的效应来增强锕系元素共价键。与之相关的一个的效应(也知之甚少)是逆反效应(ITI)。目前对具有高键重数的锕系元素-配体共价相互作用的计算研究,量化了 […]

AMS 应用于重元素研究案例集(一)

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锎化合物的慢磁弛豫 本文报道了大环锎衍生物 Na[Cf(H2O)(DOTA)] (DOTA = 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetate), 1-Cf 的合成和表征,并将其与镝对应物 Na[Dy(H2O)(DOTA)], 1-Dy 进行了比较研究。在 1-Cf 和 1-Dy 之间观察到发散的光谱和磁行为。根据光谱测量,作者提出可及的 5f→6d 跃迁(可能与电荷转移跃迁协同工作)是观察到的 1-Cf 宽带光致发光的主要因素。1-Cf 的直流磁化率数据显示,与之前观察到的 1-Dy 相比,1-Cf 的磁矩较低。计算表明,游离 f9 离子是更大配体场效应的结果。 值得注意的是,1-Cf 在交流磁化率测量的时间尺度上显示出缓慢的磁弛豫,使其成为基于锎的单分子磁体的第一个例子。交流磁化率数据的并排比较揭示了 1-Cf 和 1-Dy 之间的磁弛豫特性差异很大。这种发散弛豫行为主要归因于 Dy3+ 和 Cf3+ 之间自旋轨道耦合的固有差异。 Slow Magnetic Relaxation in a Californium Complex, Luis M. Aguirre Quintana etc, J. Am. Chem. Soc. 2024, DOI: 10.1021/jacs.4c10065 下一代三价锕系元素和镧系元素分离萃取剂的计算辅助开发(四川大学) 三价锕系元素 [An(III)] 和镧系元素 [Ln(III)] 之间的化学相似性,对它们的区分和分离提出了重大挑战,这是关闭核燃料循环的关键一步。然而,现有的分离方法通常存在分离因子不足、汽提效率有限和不希望的共萃取等缺点。 […]

 
  • Simpleware 软件在数字岩石、油气采矿领域中的应用合集Simpleware 为数字岩石物理和岩石分型提供解决方案 使用 Simpleware 这款全面的 3D 图像处理软件,可轻松可视化、分割并量化扫描数据(CT、micro-CT、FIB-SEM……)。利用软件强大的网格化工具进行多孔介质分析和虚拟特殊岩心分析,导出多域模型至 FE 和 CFD [...]
  • 氧化石墨烯催化臭氧高级氧化过程中活性氧形成机理的探讨(Carbon 2024)摘要 基于石墨烯催化剂的臭氧(O3)高级氧化工艺(AOP)作为一种高效的水体治理手段,探究其臭氧化的微观机理对环境治理具有重要意义。南京工业大学杨晓宁教授课题组,采用密度泛函(DFT)和反应分子动力学(ReaxFF)方法研究了氧化石墨烯(GO)表面多种含氧官能团的活性氧形成机制。 作者通过 AMS 软件中的 ADF 模块进行了一系列关于 O3 和含氧官能团的反应过渡态搜索,并采用隐式COSMO 溶剂化模型考虑了水溶液对反应过程的影响。反应路径和能量计算结果为多种含氧官能团的反应提出可行的臭氧化机制,可以更好的解释目前关于 [...]
  • 【Simpleware】基于 XCT 研究气泡分布不均匀对岩浆碎裂的促进作用一、概述 岩浆囊的快速减压是脆性碎裂的重要机制,从而导致爆炸性火山喷发。由于岩浆是一种粘弹性流体,它是否符合固体的碎裂标准应取决于该过程的速率和时间。利用粘弹性流体进行的减压实验表明,碎裂和膨胀行为由三个特征时间的组合控制:减压时间 tdec、材料的弛豫时间 τr 和气泡的粘性膨胀时间 τv。类似脆性碎裂的发生是试样表面裂纹处有相当数量的气体突然释放引起,气泡分布的形态比较复杂,裂纹是由于连续相的韧性断裂或气泡的连接在试样内部萌生。 tdec < τr 发生类似固态的脆性碎裂 [...]
  • 单元素二维铁电BP-Bi光电探测器的第一性原理研究研究背景 光电能量转换是凝聚态物理学中一个至关重要的研究领域。由于电磁场中电场的交替性质,仅依赖线性效应无法在单一材料中产生直流电。为通过光激发在单一材料中诱导直流电,必须考虑非线性效应或高阶相互作用。例如,体光伏效应(PGE)是一种二阶扰动的非线性光电效应,能够在缺乏空间反演对称性的内在材料中诱导直流电流。PGE 探测器不但能够吸收能量低于半导体带隙的光子并产生远高于半导体带隙的开路电压,且光电流探测器不需要构建异质结,减少了生产成本和工艺复杂性。基于PGE制成的光电探测器被认为是下一代纳米光电设备的有前途的候选者。 铁电材料因其缺乏空间反演对称性和铁电可调性而成为先进光电流探测器的理想候选者。最近在二维范德瓦尔斯铁电类黑磷铋(BP-Bi)中实验性观察到了单元素铁电态,其铁电性的起源是由于 Bi 原子的非对称构型,这种构型是由晶格固有的非对称折叠引起的。与大多数具有大带隙的内在铁电材料相比,显示出其独特的性质。这些新颖和独特的特性使得BP-Bi成为极具研究价值的铁电材料。 研究内容 近日,湖北民族大学李强副教授、北京大学吕劲教授及方世博博士等,基于单元素二维铁电材料 BP-Bi 设计了一种光电探测器,利用 [...]
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