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微晶玻璃的分子动力学研究

作者：朱才镇 Publish: 2007-7-23 Hits:-

【中文题名】

微晶玻璃的分子动力学研究

【英文题名】

【学科专业】

应用化学

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-7-23

【中关键词】

微晶玻璃,分子动力学,模拟,模型,,

【英关键词】

glass ceramic,molecular dynamics,model,simulation,

【分类导航】

工业技术>化学工业>硅酸盐工业>玻璃工业>基础理论>

【论文摘要】

采用分子动力学模拟的方法研究了CaO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃组成、结构和性能之间的关系。研究表明:1)通过桥氧含量的分析发现,当Ca/Al=1/2时CaO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃(即网硅酸盐体系)并不像传统理论认为的那样,不存在非桥氧(NBO),是一个完整网络,而是存在一定量的NBO,从理论上进一步证实了Stebbins等人的实验结果。2)在Ca/Al>1/2时,Al比Si容易成为网络中间体,其首先插入网络体中间;在Ca/Al<1/2时,Si比Al容易成为网络中间体,其首先插入网络体中间。3)在Ca/Al比从大于1/2变化到小于1/2时有一部分Al-O-Si转变成Al-O-Al和Si-O-Si。研究了MgO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的分子动力学模型。采用量子理论计算的数据和α-cordierite、β-cordierite、u-cordierite的结构数据,在考虑了氧原子的极化影响下,开发了一套高精度的core-shell模型和一套快速、高效的PartialQ模型。结果表明:1)BMH模型只适合于模拟非晶态。2)一个合适的模型必须经过静态优化,还必须经过动...

【论文题纲】

摘要	3-4
Abstract	4-7
第一章微晶玻璃概述	7-13
1.1 引言	7
1.2 微晶玻璃的特点	7-8
1.3 微晶玻璃的发展历程	8-9
1.4 微晶玻璃的典型组成和性能	9-10
1.5 微晶玻璃的应用	10-13
第二章 CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的分子动力学模拟	13-33
2.1 国内外研究现状	13
2.2 CaO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃的结构	13-14
2.3 分子动力学模拟介绍	14-20
2.3.1 初始构型	15
2.3.2 初始速度	15
2.3.3 周期边界条件	15-17
2.3.4 截断	17
2.3.5 温度的控制	17
2.3.6 MD 势函数	17-19
2.3.7 相关算法	19-20
2.4 CaO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃的分子动力学模拟过程	20-23
2.5 结果与讨论	23-32
2.5.1 总能量变化	23-25
2.5.2 原子分布函数 G（r）	25-26
2.5.3 偏径向分布函数(pair distribution function, PDF)和配位数(coordinate number, CN) 偏径向分布函数 gα β ( r)表示距离α 原子为 r 处的β 原子的密度与β 原子的平均密	26-27
2.5.4 键角分布	27-29
2.5.5 桥氧分析	29-32
2.6 小结	32-33
第三章 MgO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃分子动力学模型研究	33-64
3.1 引言	33-34
3.2 堇青石的结构	34-37
3.3 理论计算方法	37-38
3.4 Hartree-Fork 方法	38
3.5 赝势方法	38-39
3.6 密度泛函理论	39-42
3.7 MgO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃模型研究	42-55
3.7.1 BMH 模型	43-47
3.7.2 Core-shell 模型	47-52
3.7.3 PartialQ 模型	52-55
3.8 结构计算	55-63
3.8.1 Si 和cordierite 晶体结构的计算	55-58
3.8.2 非晶态结构的计算	58-63
3.9 小结	63-64
第四章结论	64-65
参考文献	65-71
致谢	71-72
攻读硕士学位期间发表的论文	72-73

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.52004



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