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纳米铝热剂Al/SiO2层状结构铝热反应的分子动力学模拟

张金平 张洋洋 李慧 高景霞 程新路

纳米铝热剂Al/SiO2层状结构铝热反应的分子动力学模拟

张金平, 张洋洋, 李慧, 高景霞, 程新路
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  • 利用分子动力学模拟方法和反应力场势函数研究了Al/SiO2层状纳米体系的铝热反应,模拟了在不同初始温度下(600,700,800,900,1000和1100 K)绝热反应的结构变化和能量性质. 发现Al/SiO2体系的铝热反应是自加热的氧化还原反应. 当初始温度为900和1000 K时,Al经历了熔化前的一个临界状态,与SiO2的铝热反应比较活跃,系统温度随着反应时间的增加不断升高. 当初始温度为600,700,800和1100 K时,初始温度越高,在Al和SiO2界面形成的Al-O层越薄,系统发生铝热反应达到的最终绝热温度越高,所用的时间(有效反应时间)越短,即界面扩散阻挡层的厚度对铝热反应的自加热速率产生了影响. 初始温度为600,700,800,1100 K时的自加热速率分别为3.4,3.5,4.7 和5.4 K/ps. Al/SiO2体系的铝热反应析出了Si单质,与实验结果相符合.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11176020)、河南省教育厅科学技术重点项目(批准号:13B140986,13B430985)和郑州市科技局(批准号:121PPTGG359-3,121PYFZX178)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-10
  • 修回日期:  2014-01-08
  • 刊出日期:  2014-04-05

纳米铝热剂Al/SiO2层状结构铝热反应的分子动力学模拟

  • 1. 黄河科技学院信息工程学院, 郑州 450006;
  • 2. 四川大学原子与分子物理研究所, 成都 610065
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11176020)、河南省教育厅科学技术重点项目(批准号:13B140986,13B430985)和郑州市科技局(批准号:121PPTGG359-3,121PYFZX178)资助的课题.

摘要: 利用分子动力学模拟方法和反应力场势函数研究了Al/SiO2层状纳米体系的铝热反应,模拟了在不同初始温度下(600,700,800,900,1000和1100 K)绝热反应的结构变化和能量性质. 发现Al/SiO2体系的铝热反应是自加热的氧化还原反应. 当初始温度为900和1000 K时,Al经历了熔化前的一个临界状态,与SiO2的铝热反应比较活跃,系统温度随着反应时间的增加不断升高. 当初始温度为600,700,800和1100 K时,初始温度越高,在Al和SiO2界面形成的Al-O层越薄,系统发生铝热反应达到的最终绝热温度越高,所用的时间(有效反应时间)越短,即界面扩散阻挡层的厚度对铝热反应的自加热速率产生了影响. 初始温度为600,700,800,1100 K时的自加热速率分别为3.4,3.5,4.7 和5.4 K/ps. Al/SiO2体系的铝热反应析出了Si单质,与实验结果相符合.

English Abstract

参考文献 (47)

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