鋁硅酸鹽玻璃具有良好的機械性能和高透明度,是工業(yè)生產(chǎn)中十分重要的體系。雖然對鋁硅酸鹽玻璃已有很多的研究,但是它的結(jié)構(gòu)理論和性能優(yōu)化仍然備受關(guān)注。近幾十年來,第一性原理計算方法的準(zhǔn)確率和效率不斷提高,已成為研究新材料的重要途徑。本研究應(yīng)用第一性原理分子動力學(xué)模擬,對一系列用現(xiàn)有實驗方法難以得到玻璃的組分從理論計算角度研究玻璃形成可能性及其結(jié)構(gòu),旨在獲得其組分,結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系,發(fā)掘其應(yīng)用潛力,為開發(fā)新材料提供基礎(chǔ)。本文首先應(yīng)用第一性原理分子動力學(xué)模擬研究了含SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃、Na₂O、MgO等組分的多網(wǎng)絡(luò)形成體鋁硅酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)。計算得到的各項結(jié)構(gòu)性質(zhì)（鍵長,結(jié)構(gòu)因子,Qⁿ分布）與實驗得到的相應(yīng)玻璃組分從固態(tài)核磁共振、高能X射線衍射得到的結(jié)果一致,說明本文采用的計算步驟和建模方法適用于鋁硅酸鹽體系玻璃。研究結(jié)果表明第一性原理分子動力學(xué)的熱處理參數(shù)對玻璃的短程性質(zhì)影響很小,對中程性質(zhì)影響較大。本研究的多網(wǎng)絡(luò)形成體鋁硅酸鹽... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 緒論
    1.2 鋁硅酸鹽玻璃概要
        1.2.1 鋁硅酸鹽玻璃的組成、結(jié)構(gòu)、性能之間的關(guān)系
        1.2.2 鋁硅酸鹽玻璃的應(yīng)用
    1.3 玻璃結(jié)構(gòu)的表征方法
        1.3.1 X射線衍射
        1.3.2 高能X射線衍射
        1.3.3 固態(tài)核磁共振
        1.3.4 紅外光譜以及拉曼光譜
        1.3.5 X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)
    1.4 玻璃結(jié)構(gòu)的理論計算介紹
        1.4.1 分子動力學(xué)的思想和特點
        1.4.2 第一性原理分子動力學(xué)的條件
        1.4.3 分子動力學(xué)模擬在玻璃中的研究進(jìn)展
        1.4.4 VASP軟件介紹
    1.5 玻璃形成能力研究
        1.5.1 基于特征溫度的GFA判據(jù)
        1.5.2 基于原子半徑差和電負(fù)性差的GFA判據(jù)
        1.5.3 基于相圖計算的GFA判據(jù)
        1.5.4 玻璃化轉(zhuǎn)變理論
    1.6 本論文立題依據(jù)與研究內(nèi)容
        1.6.1 本論文立題依據(jù)
        1.6.2 本論文研究內(nèi)容
        1.6.3 本論文創(chuàng)新之處
第二章 理論計算方法與實驗測試方法
    2.1 鋁硅酸鹽玻璃模型的AIMD模擬步驟
        2.1.1 建立計算模型
        2.1.2 第一性原理分子動力學(xué)模擬生成玻璃結(jié)構(gòu)
        2.1.3 第一性原理計算電學(xué)性質(zhì)及彈性模量
    2.2 鋁硅酸鹽玻璃樣品實驗及表征
        2.2.1 實驗原料
        2.2.2 實驗設(shè)備
        2.2.3 實驗樣品制備
        2.2.4 實驗樣品表征
第三章 多元鋁硅酸鹽玻璃結(jié)構(gòu)的第一性原理分子動力學(xué)研究方法探索
    3.1 引言
    3.2 模擬過程
    3.3 計算參數(shù)對計算結(jié)果的影響
        3.3.1 計算參數(shù)對近程結(jié)構(gòu)的影響
        3.3.2 計算參數(shù)對中程結(jié)構(gòu)的影響
    3.4 鋁硅酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)性質(zhì)與電子性質(zhì)
        3.4.1 結(jié)構(gòu)性質(zhì)
        3.4.2 電子結(jié)構(gòu)
        3.4.3 彈性模量
    3.5 本章小結(jié)
第四章 新組分鋁硅酸鹽玻璃結(jié)構(gòu)性能的第一性原理分子動力學(xué)研究
    4.1 引言
    4.2 AIMD模擬過程
    4.3 新組分鋁硅酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)和性能
        4.3.1 對分布函數(shù)和配位數(shù)
        4.3.2 網(wǎng)絡(luò)連貫性
        4.3.3 彈性模量
    4.4 鋁硅酸鹽玻璃形成能力分析
        4.4.1 約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度對玻璃形成能力的影響
        4.4.2 能量-冷卻速率關(guān)系對玻璃形成能力的影響
        4.4.3 熔融實驗對玻璃形成能力的驗證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷
攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和所取得的成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]化學(xué)增強型超薄堿鋁硅酸鹽玻璃發(fā)展概況與展望[J]. 田英良,李俊杰,楊寶瑛,張璐,宮汝華,孫詩兵,呂鋒.  燕山大學(xué)學(xué)報. 2017(04)
[2]超薄鋁硅酸鹽玻璃發(fā)展及應(yīng)用[J]. 劉紅剛,平文亮,龔鋒杰,王明忠,周翔磊.  科技創(chuàng)新導(dǎo)報. 2017(21)
[3]玻璃態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)[J]. 張勤遠(yuǎn),王偉超,姜中宏.  科學(xué)通報. 2016(13)
[4]化學(xué)強化鋁硅酸鹽玻璃研究進(jìn)展[J]. 姜良寶,厲蕾,張官理,顏悅.  材料工程. 2014(10)
[5]顯示屏用薄玻璃的化學(xué)鋼化及性能分析[J]. 陳福,安百江,楊寶珠.  玻璃. 2012(05)
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[7]離子交換法制備顯示器件用化學(xué)鋼化玻璃基板[J]. 韓麗.  材料導(dǎo)報. 2010(18)
[8]鋁硅酸鹽礦物和玻璃中Al的配位與局部結(jié)構(gòu)[J]. 彭明生,李迪恩,張恩,彭建平.  礦物學(xué)報. 1998(04)
[9]新技術(shù)領(lǐng)域中的硅酸鹽材料[J]. 干福熹.  硅酸鹽學(xué)報. 1991(01)

博士論文
[1]同步輻射X射線成像技術(shù)研究顆粒物質(zhì)堆積結(jié)構(gòu)和流變特性[D]. 曹一新.上海交通大學(xué) 2017

碩士論文
[1]CaO-Al2O3-SiO2-Fe2O3體系微晶玻璃分子動力學(xué)模擬的探索研究[D]. 王明國.山東建筑大學(xué) 2014
[2]浮法高鋁平板玻璃組成及性能的研究[D]. 柳葉.武漢理工大學(xué) 2011



本文編號：3469117