二硫化钼和原子氧相互作用的数值模拟与试验验证

发布时间：2017-12-18 03:20

  本文关键词：二硫化钼和原子氧相互作用的数值模拟与试验验证

  更多相关文章： 原子氧 MoS_2 分子动力学 氧化 显微组织结构

【摘要】：分子动力学计算可揭示地面AO暴露试验难以观察和量子化学难以模拟的一些物理化学过程,有助于深入理解粒子与材料相互作用过程和机理。本文基于REAXFF力场的分子动力学方法,对原子氧(AO)与MoS_2相互作用过程进行了模拟计算。通过计算给出了相互作用的截面分布、径向分布函数(RDF)、参与作用的AO数目、M和O的化合价以及AO的作用深度,揭示了MoS_2和AO相互作用的物理化学过程。基于计算结果阐明了温度、AO速度对MoS_2基面和AO对MoS_2不同晶面相互作用过程的影响,利用AO地面暴露试验对计算结果进行了验证。模拟计算结果表明,AO首先易于在S-S之间吸附,并优先与S发生化学反应,形成S的氧化物分子且易于离开MoS_2表面。随后,AO向基体内部扩散,并与S及Mo化合,侵入区域结构变得无序化。由于表面吸附的Mo和S的氧化物分子会阻碍后续AO的侵入,造成AO在表面层的作用深度为3个MoS_2分子层。AO作用下,Mo和S的化合价主要含有Mo6+、Mo4+和Mo2+,以及S6+、S4+和S2+。在上述过程中,仅有部分AO与MoS_2发生化学反应,其余AO反弹回真空层,或生成O2离开表面。当AO保持7.8km/s而环境温度从200K上升到350K,或温度保持300K且AO速度从3.9km/s增加到7.8km/s,2种情况均会使6价Mo增加,2价S减少,6价S增加,说明MoS_2的氧化程度加剧。同时,随着温度和AO速度的升高,参与反应的AO数目增多,其侵入深度增加,导致无序化区域增大。相比于Armchair晶面(含有S的孤对电子),AO更易在Zigzag晶面(含有Mo和S的孤对电子)发生扩散并与之发生化学作用,其侵入深度也更大。关于AO作用诱发无序化、及Mo和S化合价变化的计算与地面AO暴露试验结果相一致,验证了数值模拟的正确性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张蕾,严川伟,屈庆,李美栓,曹楚南;原子氧对航天材料表面的作用与防护——Ⅱ.原子氧敏感材料的防护[J];材料导报;2002年02期

2 李卓;宋海旺;刘金刚;杨海霞;杨士勇;;含磷聚酰亚胺薄膜在原子氧环境中的降解研究[J];航天器环境工程;2011年03期

3 贺金梅;赵丹;郑楠;黄玉东;;航天材料的抗原子氧防护技术研究进展[J];现代化工;2013年08期

4 多树旺,李美栓,张亚明;空间材料的原子氧侵蚀理论和预测模型[J];材料研究学报;2003年02期

5 ;原子氧环境试验获重大突破[J];电子产品可靠性与环境试验;2008年06期

6 罗仲宽,刘剑洪,田德余,洪伟良,汤少金,朱瑞祥;溶胶-凝胶法制备抗原子氧涂层及性质研究[J];无机材料学报;2004年02期

7 多树旺,李美栓;利用Ni催化型探测器测量原子氧密度[J];金属学报;2004年08期

8 多树旺;李美栓;张亚明;周延春;;银在原子氧环境中的氧化行为[J];稀有金属材料与工程;2006年07期

9 田聪;成来飞;栾新刚;;C/C复合材料在原子氧辐照下的结构性能演变[J];无机材料学报;2013年08期

10 孙九立;张秋禹;刘金华;侯永刚;;低地球轨道环境中原子氧对空间材料的侵蚀及防护方法[J];腐蚀与防护;2010年08期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 史亮;李存惠;张剑锋;郑阔海;;原子氧散射现象在轨暴露试验研究进展[A];第三届空间材料及其应用技术学术交流会论文集[C];2011年

2 王玲;赵浩峰;张禄;张咏;;空间原子氧探测中的材料选择[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年

3 多树旺;刘庭芝;赵莉曼;王鑫;李美栓;;聚合物及复合材料的原子氧效应实验研究[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年

4 胡龙飞;李美栓;徐彩虹;罗永明;周延春;;一种聚硅氮烷涂层抗原子氧/紫外损伤性能研究[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2009学术交流会论文集[C];2009年

5 李中华;赵琳;郑阔海;;低轨道航天器舱外材料或器件原子氧防护技术研究[A];第三届空间材料及其应用技术学术交流会论文集[C];2011年

6 赵琳;李中华;郑阔海;;原子氧防护涂层技术研究进展[A];第三届空间材料及其应用技术学术交流会论文集[C];2011年

7 秦国泰;;空间环境原子氧效应和探测研究[A];第九届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2000年

8 郑阔海;杨生胜;李中华;赵琳;陈益峰;;实用化原子氧防护涂层制备工艺研究[A];第三届空间材料及其应用技术学术交流会论文集[C];2011年

9 于金祥;蔡明辉;韩建伟;;基于氧负离子PIG源的原子氧产生装置[A];第三届全国加速器技术学术交流会论文摘要集[C];2007年

10 多树旺;宋密密;刘庭芝;李美栓;;有机硅/POSS杂化涂层抗原子氧侵蚀性能研究[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 唐萍;原子氧效应与探测研究[D];中国科学院国家空间科学中心;2016年

2 黄永宪;Kapton等离子体注入/沉积鞘层动力学及抗原子氧侵蚀效应[D];哈尔滨工业大学;2008年

3 刘一志;POSS杂化PVDF复合材料的制备表征与抗原子氧侵蚀分析[D];哈尔滨工业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 魏轶聃;二硫化钼和原子氧相互作用的数值模拟与试验验证[D];哈尔滨工业大学;2016年

2 张岚;1Cr18Ni9Ti不锈钢的原子氧效应研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

3 褚勇;原子氧对高分子材料的侵蚀效应分析及其防护研究[D];烟台大学;2013年

4 金记英;DSMC方法模拟LEO环境原子氧对表面材料的侵蚀过程[D];哈尔滨工业大学;2007年

5 解元元;Kapton材料的原子氧侵蚀效应分析及防护涂层研究[D];烟台大学;2013年

6 于博洋;原子氧与金属Zr相互作用的数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2013年

7 于振海;POSS改性氰酸酯基复合材料及其抗原子氧损伤效应研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

8 赵丹;碳纤维/环氧复合材料界面耐原子氧性能研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

9 曲丽丽;质子辐照和原子氧环境下薄膜二次表面镜的损伤效应[D];哈尔滨工业大学;2008年

10 尚海波;Kapton薄膜及防护膜的原子氧侵蚀行为研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

，

本文编号：1302605