鋰離子電池的電化學(xué)性能與其充放電（鋰離子脫/嵌）過(guò)程中電極材料的鋰離子擴(kuò)散性質(zhì)和結(jié)構(gòu)演化動(dòng)力學(xué)行為密切相關(guān)。本項(xiàng)目擬采用從頭算分子動(dòng)力學(xué)與經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)鋰離子電池硅酸鹽正極材料（Li2MSiO4等）的離子輸運(yùn)和充放電過(guò)程結(jié)構(gòu)演化及動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行系統(tǒng)模擬研究，闡明硅酸鹽相關(guān)材料中的鋰離子擴(kuò)散機(jī)制，揭示摻雜對(duì)材料物性及電化學(xué)性能的影響；重點(diǎn)研究溫度效應(yīng)對(duì)材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、離子遷移及缺陷等性質(zhì)的影響，探索這些性質(zhì)與電極材料相關(guān)電化學(xué)性能的關(guān)系；同時(shí)，在原子和電子尺度上探討和認(rèn)識(shí)一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（如材料在充放電過(guò)程中的非晶化、結(jié)構(gòu)相變等現(xiàn)象）的物理本質(zhì)；為預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)及合成制備具有更好電化學(xué)性能的正極材料提供可靠的理論依據(jù)。

本項(xiàng)目結(jié)合第一性原理電子結(jié)構(gòu)計(jì)算與動(dòng)力學(xué)模擬方法，系統(tǒng)研究了鋰離子電池硅酸鹽正極材料（Li2MSiO4等）的結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)及離子輸運(yùn)等特性，并對(duì)Li2FeSiO4等電極材料充放電過(guò)程中的結(jié)構(gòu)演化進(jìn)行了系統(tǒng)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(guò)程中的電壓變化、結(jié)構(gòu)相變等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理本質(zhì)，詳細(xì)分析了Li2FeSiO4中高循環(huán)容量的可能性；同時(shí)，揭示了原始Li2MSiO4 (M = Mn, Fe, Co)材料及循環(huán)相變后的材料的鋰離子擴(kuò)散機(jī)制；探討了硅酸鹽正極材料中的替位/摻雜效應(yīng)，特別是其對(duì)鋰離子擴(kuò)散及電子電導(dǎo)性質(zhì)的影響，為硅酸鹽正極材料改性以提高其電化學(xué)活性提供了一些可行的建議和方法；此外，在完成原計(jì)劃研究目標(biāo)的基礎(chǔ)上，我們還拓展研究了氟化電極材料和層狀材料潛在儲(chǔ)能體系，以充實(shí)對(duì)項(xiàng)目中的“化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)、與材料性能三者間的相互關(guān)系”的理解，為后續(xù)的電極材料計(jì)算模擬研究提供更全面的理論依據(jù)；并開(kāi)始探索電極材料預(yù)測(cè)方法的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，希望能在后續(xù)的研究中對(duì)電極材料預(yù)測(cè)的方法與應(yīng)用兩方面有所突破，以更好發(fā)揮計(jì)算模擬研究在電極材料研究領(lǐng)域的作用。至今，本項(xiàng)目相關(guān)的正式發(fā)表文章17篇（SCI收錄），并較好地完成了本項(xiàng)目的其他預(yù)期研究目標(biāo)和結(jié)果。 2100433B

對(duì)聚變用第一壁材料中子輻照引發(fā)的缺陷微觀結(jié)構(gòu)演化進(jìn)行第一性原理結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算研究。對(duì)輻照作用下可遷移空位團(tuán)/間隙原子團(tuán)的準(zhǔn)平衡態(tài)演化過(guò)程機(jī)理以及W合金與缺陷相互作用等進(jìn)行研究。主要包括： 輻照作用下材料離位損傷產(chǎn)生演化過(guò)程動(dòng)力學(xué)計(jì)算。應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)結(jié)合第一性原理計(jì)算方法模擬輻照作用下體心立方W中產(chǎn)生的晶體點(diǎn)缺陷產(chǎn)生形成過(guò)程，離位閾能的計(jì)算、間隙原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的系統(tǒng)討論。對(duì)與<111>間隙構(gòu)型非常接近的<11h>構(gòu)型存在性作出物理機(jī)理解釋。高溫退火過(guò)程中點(diǎn)缺陷的復(fù)合、擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)研究。包括對(duì)Frenkel缺陷對(duì)的形成和遷移復(fù)合計(jì)算，復(fù)合區(qū)域及擴(kuò)散系數(shù)的溫度效應(yīng)，為點(diǎn)缺陷復(fù)合機(jī)制完成前期基礎(chǔ)。發(fā)現(xiàn)111型間隙原子與空位的復(fù)合區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)空間橢球，且該橢球半徑隨反應(yīng)溫度升高而增加。 計(jì)算鎢拉伸彈性形變、塑性形變、強(qiáng)化形變和斷裂等四個(gè)階段。得到楊氏模量、屈服應(yīng)變和屈服應(yīng)力。塑性形變時(shí)生成的FCC和HCP結(jié)構(gòu)的能量高于BCC結(jié)構(gòu)，并使系統(tǒng)保持較低的應(yīng)力水平。在塑性形變后期，長(zhǎng)程有序周期結(jié)構(gòu)孿生帶的生長(zhǎng)，使系統(tǒng)應(yīng)力呈周期性振蕩變化。在強(qiáng)化相持形變階段，鑲嵌在孿生帶HCP結(jié)構(gòu)中的其它無(wú)序結(jié)構(gòu)在應(yīng)力作用下生長(zhǎng)，產(chǎn)生孔洞產(chǎn)生并吸收能量，使系統(tǒng)晶格斷裂。 W基合金元素對(duì)空位缺陷遷移影響研究。考查合金元素對(duì)空位、間隙的作用機(jī)制。發(fā)現(xiàn)合金元素對(duì)空位的遷移均表現(xiàn)為較有利的作用，其中Zr合金元素對(duì)空位的影響較為明顯，遷移閾能僅為0.859eV。通過(guò)有效體積的方式解釋空位遷閾能，且發(fā)現(xiàn)Ta的濃度增加對(duì)空位表現(xiàn)更為有利的作用。W合金中間隙結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。通過(guò)啞鈴對(duì)形成能發(fā)現(xiàn)，Re、Zr作為間隙原子時(shí)具有<110>啞鈴對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而Ta、Hf、Mo、Nb作為間隙結(jié)構(gòu)時(shí)<111>啞鈴對(duì)具有更加穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。Re更加有助于自間隙結(jié)構(gòu)遷移，Hf有助于Hf-W啞鈴對(duì)遷移。 結(jié)論為探索輻照缺陷產(chǎn)生機(jī)理、提高W基合金抗輻照性能提供理論基礎(chǔ)，為未來(lái)我國(guó)聚變材料設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)指標(biāo)做出參考。 2100433B

本書(shū)以典型順層巖質(zhì)滑坡——雞尾山滑坡為研究實(shí)例，貫穿滑坡從變形破壞到運(yùn)動(dòng)堆積整個(gè)演化過(guò)程，開(kāi)展順層巖質(zhì)滑坡動(dòng)力學(xué)研究。從順層巖質(zhì)滑坡滑帶力學(xué)特性演變規(guī)律入手，建立順層巖質(zhì)滑坡變形破壞階段演化動(dòng)力學(xué)模型。分析順層巖質(zhì)滑坡變形破壞過(guò)程中應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)、應(yīng)變能場(chǎng)時(shí)空演化規(guī)律，揭示順層巖質(zhì)滑坡的變形破壞機(jī)理。采用離散顆粒流PFC2D模擬雞尾山滑坡運(yùn)動(dòng)堆積過(guò)程，揭示雞尾山滑坡動(dòng)力學(xué)機(jī)理。基于對(duì)我國(guó)大型高速滑坡運(yùn)動(dòng)學(xué)特征參量的統(tǒng)計(jì)，分析滑坡運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的影響因素。在影響因素分析的基礎(chǔ)上，提出一套滑坡滑距預(yù)測(cè)方法，為滑坡空間預(yù)測(cè)提供依據(jù)。本書(shū)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(dòng)力學(xué)特征

• 第3章順層巖質(zhì)滑坡演化動(dòng)力學(xué)模型

• 第4章順層巖質(zhì)滑坡多場(chǎng)演化規(guī)律

• 第5章順層巖質(zhì)滑坡啟動(dòng)彈沖加速機(jī)理

• 第6章典型順層巖質(zhì)滑坡運(yùn)動(dòng)堆積過(guò)程模擬

• 第7章滑坡運(yùn)動(dòng)影響因素與滑距預(yù)測(cè)

• 參考文獻(xiàn)