讲文明树新风

首页 > 新闻 > 奇闻趣事

我首次建立金属中纳米孔洞俘获氢定量预测模型

时间:2019-07-17 09:24:47  来源:新华网 放大 缩小 默认

  记者从中科院合肥研究院固体物理研究所获悉,该所刘长松课题组吴学邦与麦吉尔大学宋俊合作,首次建立了体心立方金属中纳米孔洞氢俘获和聚集起泡的定量预测模型,为理解氢致损伤,以及设计新型抗氢致损伤材料提供了可靠的理论基础和工具。该成果日前发表在《自然·材料》杂志上。

  氢极易钻进金属材料的内部,导致材料损伤。例如,在磁约束核聚变反应堆的核心部位,燃料氢同位素极易渗透进保护其他部件的钨金属装甲,与中子辐照产生的纳米孔洞结合,从而形成氢气泡并产生裂纹,最终对材料的结构和服役性能造成致命损伤,危及聚变装置的安全。

  为攻克上述难题,研究人员采用基于密度泛函理论的模拟方法,在原子尺度上获得了精确的氢与纳米孔洞相互作用数据,并结合多尺度模拟方法,进行宏观尺度模拟,从而与实验结果进行对比验证。针对氢在不光滑纳米孔洞内壁上吸附问题,他们以体心立方金属钨为例,通过分析氢的运动轨迹,发现氢总是以单原子形式有次序地吸附在一些特定位置上,氢在复杂的孔洞内壁吸附规律可概括为五类吸附位点及相应的五个吸附能级,从而准确描述氢在不光滑纳米孔洞内壁上的吸附特性。

  基于上述规律,研究人员建立了一个普适的定量模型:内壁上氢的能量取决于吸附点的类型以及内壁上氢的面密度,而芯部氢的能量则由氢的体密度决定。由该模型预测得到的结构和氢俘获能,与模拟计算结果高度一致。

  这项研究建立了氢与纳米孔洞相互作用的定量物理模型,为理解氢致金属材料损伤提供了寻求已久的关键认知。这些金属材料不仅会被用在未来聚变堆第一壁装甲中,助力可控核聚变的实现,也会在氢能源汽车以及航空航天等领域中发挥至关重要的作用。

发表评论 共有条评论
用户名:
密码:
验证码:
延伸阅读

和合承德网版权及免责声明:

1.凡本网注明“来源:承德日报”、“来源:承德晚报”、“来源:和合承德网”的所有文字和图片稿件,版权均属于承德日报社和和合承德网所有,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,转载使用时必须注明“来源:和合承德网”,违者本网将依法追究相关法律责任。

2.本网未注明“来源:承德日报”、“来源:承德晚报”、“来源:和合承德网”的文/图等稿件均为转载稿。转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的稿件来源,并自负相关的法律责任。

3.如本网转载稿件涉及版权等问题,请在一周内来电或来函与和合承德网联系。