分子动力学模拟在冶金熔渣中的应用进展

冶金熔渣是由多种氧化物组成的熔体,常见的有硅酸盐熔渣和铝酸盐熔渣.冶金熔渣具有绝热保温、防止二次氧化、吸收钢液中夹杂物、去除钢液中有害元素等重要作用,制备性能优良的熔渣是实现冶金流程节能减排和绿色发展的重要保证,为此有必要系统地研究冶金熔渣的熔体结构和性质.目前,采用模拟实验直接研究高温熔渣熔体结构和性质的限制因素较多,分子动力学模拟可以弥补实验研究方面的不足.由于冶金熔渣种类繁多、复杂多变,如何在冶金熔渣的微观结构与宏观性质之间建立广泛的关联是当今国内外学者的研究重点.分子动力学模拟可以获得熔渣中不同粒子对的键长、键角、配位数等完整的熔体结构数据.基于此,研究者利用熔体结构的聚合度建立了多组元熔渣黏度与熔体结构单元的定量关系.此外,熔渣的电导率与熔体结构中离子的扩散能力有关,可以通过Nernst-Einstein关系式建立电导率和熔体结构之间的关系.本文综述了分子动力学模拟在冶金熔渣中应用的相关研究.首先,对分子动力学模拟在冶金熔渣中的模拟过程进行了介绍.然后,分别详述了分子动力学模拟技术在硅酸盐熔渣和铝酸盐熔渣中的应用现状.最后,总结了现有的问题,并对分子动力学模拟在冶金熔渣中的应用进行了展望.     

分子动力学模拟及其在表面工程中的应用现状

分子动力学模拟是一种通过经典力学建立分子体系模型,利用数值求解分子体系运动方程,对分子和分子体系结构与性质进行研究的计算机模拟方法。分子动力学作为一种应用非常广泛的分子模拟技术,在物理、化学、生物、材料、医学等各种牵涉到微观世界的学科中,都起到了非常重要的作用。目前,分子动力学已被应用于模拟表面工程中表面涂层的沉积过程及其性质、表面改性过程、薄膜应力状态以及表面裂纹的萌生与扩展等方面。综述了分子动力学模拟技术的发展,介绍了分子动力学的基本原理及算法、原子间势函数的选取以及边界条件的选取,并且综述了分子动力学模拟技术在表面工程中的应用及其进一步的研究方向。     

分子动力学模拟方法概述

主要介绍分子动力学模拟的基本原理,阐述分子动力学方法的运动方程、数值解法、势函数、边界条件、适用系综以及体系相关性质的计算。最后指出分子动力学模拟方法的优势和发展方向。     

分子动力学模拟的计算及应用

主要介绍分子动力学模拟的来源,从分子动力学的运动方程出发,详细介绍分子动力学模拟过程中的数据分析方法:有限差分法,分子动力学模拟所适用的系综,以及最后对于模拟数据的热力学性质的计算。     

材料科学中的分子动力学模拟

概述了几种常见条件下分子动力学模拟方法以及边界条件的选取、有关的有限差分技术、势函数的发展、温度和压力控制,介绍了分子动力学模拟技术在吸附性能、薄膜生长以及晶体缺陷等研究方面的成果.     

基于分子尺度的沥青材料设计

基于分子尺度的沥青材料设计是指利用多尺度分子模拟预测沥青材料的性能,指导制备符合高性能要求的沥青材料。分子尺度的设计方法主要有量子力学方法、蒙特卡洛方法和分子动力学方法。总结了沥青质模型、沥青模型、量子力学和分子模拟在沥青材料性能预测和设计中的应用,重点介绍了改性沥青材料常用物理力学性质的模拟计算方法及相关研究成果。     

学术前沿

<正>包装材料中化学物质迁移分子动力学模拟研究进展作者:孙魁魁,王欲翠,蔡金龙,周学成,向红来源:包装学报,2017(2)摘要:概述了分子动力学模拟的基本原理及其应用方法,在此基础上,综述了分子动力学模拟在高阻隔包装材料、缓释包装材料、高性能聚合包装材料中化学物质迁移的研究现状,并提出分子动力学技术在包装材料化学     

聚合物共混相容性分子动力学模拟进展

本文简要介绍了分子模拟方法和分子动力学方法.着重从分子动力学模拟角度介绍如何模拟聚合物共混相容性的方法,引入了溶解度参数和Huggins-Flory相互作用参数的概念以及分子动力学模拟的具体方法.文章综述了分子动力学模拟在研究聚合物共混相容性的国内外的现状及应用;并对分子动力学模拟的发展趋势作了展望.     

氧化物冶金技术及其应用

氧化物冶金是利用钢中细小非金属夹杂物诱导晶内铁素体形核细化晶粒的新技术,应用氧化物冶金技术已成功开发出了高强度高韧性的非调质钢和低碳钢.讨论了氧化物冶金型钢的显微组织特征,分析了氧化物冶金型钢中非金属夹杂物的性质和晶内铁素体的形核机理,简述了氧化物冶金技术的应用.     

包装材料中化学物质迁移分子动力学模拟研究进展

概述了分子动力学模拟的基本原理及其应用方法,在此基础上,综述了分子动力学模拟在高阻隔包装材料、缓释包装材料、高性能聚合包装材料中化学物质迁移的研究现状,并提出分子动力学技术在包装材料化学物质迁移方面未来的应用方向:深入研究模型处于缺陷状态、复杂环境下的建模方法,不断完善迁移模型库,采用更高性能的计算机来构建更大分子量的模型,以验证和改进模型并提供更多的物性数据,得到一些极限条件或实验无法实现情况下的信息。