本項目結合第一性原理電子結構計算與動力學模擬方法，系統研究了鋰離子電池硅酸鹽正極材料（Li2MSiO4等）的結構、電子結構及離子輸運等特性，并對Li2FeSiO4等電極材料充放電過程中的結構演化進行了系統地分析。從原子和電子的角度，分析和理解了硅酸鹽正極材料充放電過程中的電壓變化、結構相變等實驗現象的物理本質，詳細分析了Li2FeSiO4中高循環容量的可能性；同時，揭示了原始Li2MSiO4 (M = Mn, Fe, Co)材料及循環相變后的材料的鋰離子擴散機制；探討了硅酸鹽正極材料中的替位/摻雜效應，特別是其對鋰離子擴散及電子電導性質的影響，為硅酸鹽正極材料改性以提高其電化學活性提供了一些可行的建議和方法；此外，在完成原計劃研究目標的基礎上，我們還拓展研究了氟化電極材料和層狀材料潛在儲能體系，以充實對項目中的“化學成分、晶體結構、與材料性能三者間的相互關系”的理解，為后續的電極材料計算模擬研究提供更全面的理論依據；并開始探索電極材料預測方法的開發及應用，希望能在后續的研究中對電極材料預測的方法與應用兩方面有所突破，以更好發揮計算模擬研究在電極材料研究領域的作用。至今，本項目相關的正式發表文章17篇（SCI收錄），并較好地完成了本項目的其他預期研究目標和結果。 2100433B

鋰離子電池的電化學性能與其充放電（鋰離子脫/嵌）過程中電極材料的鋰離子擴散性質和結構演化動力學行為密切相關。本項目擬采用從頭算分子動力學與經典分子動力學方法對鋰離子電池硅酸鹽正極材料（Li2MSiO4等）的離子輸運和充放電過程結構演化及動力學行為進行系統模擬研究，闡明硅酸鹽相關材料中的鋰離子擴散機制，揭示摻雜對材料物性及電化學性能的影響；重點研究溫度效應對材料結構穩定性、離子遷移及缺陷等性質的影響，探索這些性質與電極材料相關電化學性能的關系；同時，在原子和電子尺度上探討和認識一些實驗現象（如材料在充放電過程中的非晶化、結構相變等現象）的物理本質；為預測、設計及合成制備具有更好電化學性能的正極材料提供可靠的理論依據。

對聚變用第一壁材料中子輻照引發的缺陷微觀結構演化進行第一性原理結合分子動力學模擬計算研究。對輻照作用下可遷移空位團/間隙原子團的準平衡態演化過程機理以及W合金與缺陷相互作用等進行研究。主要包括： 輻照作用下材料離位損傷產生演化過程動力學計算。應用分子動力學結合第一性原理計算方法模擬輻照作用下體心立方W中產生的晶體點缺陷產生形成過程，離位閾能的計算、間隙原子結構穩定性的系統討論。對與<111>間隙構型非常接近的<11h>構型存在性作出物理機理解釋。高溫退火過程中點缺陷的復合、擴散動力學研究。包括對Frenkel缺陷對的形成和遷移復合計算，復合區域及擴散系數的溫度效應，為點缺陷復合機制完成前期基礎。發現111型間隙原子與空位的復合區域為一個空間橢球，且該橢球半徑隨反應溫度升高而增加。 計算鎢拉伸彈性形變、塑性形變、強化形變和斷裂等四個階段。得到楊氏模量、屈服應變和屈服應力。塑性形變時生成的FCC和HCP結構的能量高于BCC結構，并使系統保持較低的應力水平。在塑性形變后期，長程有序周期結構孿生帶的生長，使系統應力呈周期性振蕩變化。在強化相持形變階段，鑲嵌在孿生帶HCP結構中的其它無序結構在應力作用下生長，產生孔洞產生并吸收能量，使系統晶格斷裂。 W基合金元素對空位缺陷遷移影響研究。考查合金元素對空位、間隙的作用機制。發現合金元素對空位的遷移均表現為較有利的作用，其中Zr合金元素對空位的影響較為明顯，遷移閾能僅為0.859eV。通過有效體積的方式解釋空位遷閾能，且發現Ta的濃度增加對空位表現更為有利的作用。W合金中間隙結構穩定性。通過啞鈴對形成能發現，Re、Zr作為間隙原子時具有<110>啞鈴對穩定結構，而Ta、Hf、Mo、Nb作為間隙結構時<111>啞鈴對具有更加穩定結構。Re更加有助于自間隙結構遷移，Hf有助于Hf-W啞鈴對遷移。 結論為探索輻照缺陷產生機理、提高W基合金抗輻照性能提供理論基礎，為未來我國聚變材料設計及性能評價指標做出參考。 2100433B

本書以典型順層巖質滑坡——雞尾山滑坡為研究實例，貫穿滑坡從變形破壞到運動堆積整個演化過程，開展順層巖質滑坡動力學研究。從順層巖質滑坡滑帶力學特性演變規律入手，建立順層巖質滑坡變形破壞階段演化動力學模型。分析順層巖質滑坡變形破壞過程中應力場、位移場、應變能場時空演化規律，揭示順層巖質滑坡的變形破壞機理。采用離散顆粒流PFC2D模擬雞尾山滑坡運動堆積過程，揭示雞尾山滑坡動力學機理。基于對我國大型高速滑坡運動學特征參量的統計，分析滑坡運動學特征的影響因素。在影響因素分析的基礎上，提出一套滑坡滑距預測方法，為滑坡空間預測提供依據。本書部分插圖配有彩圖二維碼。

• 第1章緒論

• 第2章雞尾山滑坡演化動力學特征

• 第3章順層巖質滑坡演化動力學模型

• 第4章順層巖質滑坡多場演化規律

• 第5章順層巖質滑坡啟動彈沖加速機理

• 第6章典型順層巖質滑坡運動堆積過程模擬

• 第7章滑坡運動影響因素與滑距預測

• 參考文獻