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分子动力学模拟不同组分下CaO-Al2O3-SiO2系玻璃微观结构的转变

朱才镇 张培新 许启明 刘剑洪 任祥忠 张黔玲 洪伟良 李琳琳

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分子动力学模拟不同组分下CaO-Al2O3-SiO2系玻璃微观结构的转变

朱才镇, 张培新, 许启明, 刘剑洪, 任祥忠, 张黔玲, 洪伟良, 李琳琳

Molecular dynamics study the effect of the ratio Ca/Al on CaO-Al2O3-SiO2 structure

Zhu Cai-Zhen, Zhang Pei-Xin, Xu Qi-Ming, Liu Jian-Hong, Ren Xiang-Zhong, Zhang Qian-Ling, Hong Wei-Liang, Li Lin-Lin
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  • 采用分子动力学模拟的方法研究了CaO-Al2O3-SiO2系玻璃的微观结构,发现Ca/Al=1/2时CaO-Al2O3-SiO2系玻璃(网硅酸盐体系)并不像传统理论认为的那样是一个完整的三维网络,而是存在一定量的非桥氧,从而从理论上进一步证实了Stebins等人的实验结果.同时也发现不同的Ca/Al比对Si和Al键接方式产生重要影响,在Ca/Al>1/2时,Al比Si容易成为网络的中间体,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.虽然在能量上Al—O—Si占有扰势,但当Ca/Al从大于1/2变化到小于1/2时,仍有部分Al—O—Si转变成Al—O—Al和Si—O—Si,丰富了Al自回避规则的内容.
    The microstructure of CaO-Al2O3-SiO2(CAS)glass system is studied by molecular dynamics method.When Ca/Al equals to 1/2,which is called tectosilicate glass system,CAS is not a totally full network as conventional theories,but with some Non-Bridging Oxygen(NBO).The theoretical result proves Stebins's experimental conclusion.The result also reveals that when the ratio of Ca/Al is greater than 1/2 Al is preferred inserting in polymerized network to the end of polymerized network,when the ratio of Ca/Al is less than 1/2,the situationis is contrary.The “aluminium avoidance” principle believes that Al—O—Al linkages are energetically less favorable than Al—O—Si linkages in CAS glass system.However when the ratio of Ca/Al alters down across 1/2,there are some Al—O—Si linkages change to Al—O—Al and Si—O—Si linkages.
    • 基金项目: 广东省自然科学基金(批准号:021289)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2006-05-11
  • 修回日期:  2006-06-11
  • 刊出日期:  2006-09-20

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