纳米铝结构性质及Al/RNO2界面作用的理论研究

摘要

本文基于金属铝在含能材料中的应用，采用密度泛函理论、半经验分子轨道理论计算方法以及分子动力学方法，预测了纳米铝表面能的规律、纳米铝与含能材料表面结合能以及含氧化层的纳米铝与含能材料表面结合能;研究了不同厚度氧化层对纳米铝颗粒熔化过程的影响;研究了硝基甲烷分子在完美晶体铝表面以及空位缺陷的铝表面的分解吸附作用。
　　本研究主要内容包括：⑴通过密度泛函理论计算，预测了不同尺寸纳米铝球的表面能与尺寸的关系;采用半经验分子轨道理论方法和分子动力学方法分别计算了不同尺寸的纳米铝球以及含氧化层的纳米铝球与含能材料分子的表面结合能，探索了尺寸和氧化程度对纳米铝球与含能材料表面作用的影响与规律，并进一步筛选出了与纳米铝结合能较大的含能材料分子。⑵运用Compass力场的分子动力学方法，研究了有氧化层包覆的纳米铝球颗粒熔点的变化规律。通过对铝球升温，找出不同大小铝球的熔点以及不同氧化层厚度的铝球的熔点，探索了有氧化层包覆的纳米铝球颗粒的熔化过程，分析了铝球尺寸和氧化层厚度对其熔点的影响。⑶运用密度泛函方法研究了硝基甲烷分子在Al(111)表面和空位缺陷铝表面的分解吸附反应。通过对一系列初始构型的优化，分别计算了其能量变化、几何参数、电子转移和态密度，探索了硝基甲烷分子分别在Al(111)表面和空位缺陷铝表面相互作用的分解产物和反应机理。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景

1．2 国内外研究概况

1．3 选题的科学意义

2 计算方法

2．1 第一性原理

2．2 半经验分子轨道理论

2．3 分子动力学模拟

3 纳米铝与含能材料表面作用的理论研究

3．1 前言

3．2 纳米级铝球表面能

3．2．1 计算方法

3．2．2 结果与讨论

3．3 含能材料分子包覆纳米级铝球结合能计算

3．3．1 计算方法

3．3．2 结果与讨论

3．4 含能材料分子与含氧化层的铝球结合能计算

3．4．1 计算方法

3．4．2 计算结果与讨论

3．5 本章小结

4 Al-Al203壳层纳米球熔化的分子动力学模拟

4．1 前言

4．2 计算方法

4．3 结果与讨论

4．4 本章小结

5 密度泛函理论研究硝基甲烷分子在Al(111)表面和空位缺陷铝表面的吸附和分解

5．1 前言

5．2 计算方法

5．3 硝基甲烷分子在Al(111)表面的吸附和分解

5．3．1 几何结构和能量

5．3．2 电子转移

5．3．3 态密度

5．4 硝基甲烷分子在缺陷铝表面的吸附和分解

5．4．1 几何结构和能量

5．4．2 电子转移

5．4．3 态密度

5．5 本章小结

6 结论

致谢

参考文献

附录