Radial Dağıtım Fonksiyonlları (RDF) malzeme bilimindeki en güçlü analitik araçlar arasındadır, atomların veya moleküllerin birbiriyle nasıl uyumlu hale getirilip nasıl ayarlandığı konusunda doğrudan bir pencere sağlar. Gelişmiş kompozit malzemeler için - karbon fiber takviyeli polimerler, seramik-matrix kompozitler ve nanokompozisyonlar gibi - atomlar veya moleküllerin birbiriyle nasıl ayarlandığında, RDF'ler temel araştırmada önemli ölçüde önemli ölçüde önemlidir.

Radial Dağıtım Fonksiyonlarının Temelleri

Radial Dağıtım Fonksiyonlu, tipik olarak g(r) olarak ifade edilir, bir referans parçacığından uzak bir mesafedeki bir parçacığı bulma olasılığını açıklar, aynı ortalama yoğunlukta ideal bir gaz yoğunluğuyla normalleşir. Formally, for a system of N Parçacıklar in a volume V, g(r)

[r) = (1 / ⁇ ) × (dN(r) / (4:16 s)

).

⁇ = N/V ortalama sayıda yoğunluktır ve dN (r) referans parçacığından uzak mesafedeki ortalama sayıda partiküldür. işlev çok küçük r (örneğin, büyük mesafelerde birlik etrafında kombinasyonlar için sıfırda başlar).

g(r)'nin temel özellikleri şunlardır:

  • [FONT:0) İlk zirve[Dönetici:0) En yakın Komşu mesafeyi gösterir, atomların veya moleküllerin boyutunu ve bağın doğasını ortaya koyar.
  • [FONT:0]Orta r[DÜT:1) Yanlarında (Dönetici) Kısa ayarlı siparişi yansıtır - sıvılarda veya morf bir sağlam sağlam sağlamlar.
  • [FONT:0) Decay birlik için[Dönetici:0) Büyük r sinyallerin uzun vadeli sipariş kaybı, gözlük ve polimerlerin karakteristik özelliği.
  • [FONT:0)Sharp, kalıcı zirveler[Dönetici: 1 ) kristal periyodikliği gösterir.

Uygulamada, g(r) X-ray difraksiyonu, nötron saçılması veya elektron difraksiyonu ile deneysel olarak elde edilir, ölçülen yapı faktörü S (q) Fourier-transformed gerçek alana kadar. C ⁇ simülasyonları -özellikle moleküler dinamikler (MD) ve Monte Carlo - aynı zamanda deneye karşı modelleri doğrulamak için RDF'leri de rutin olarak hesaplar.

Gelişmiş Kompozit Malzemelerle İlgili Yeniden İlişki

Gelişmiş kompozitler bir matrix (polimer, seramik veya metal) ve yeniden üretim aşamaları (fiberler, parçacıklar veya nanotüpler) ile ilgili olarak, bu sistemlerin performansı, matrix içinde takviyelerin uzaysal dağılımına bağlıdır ve işlem sırasında ortaya çıkan herhangi bir sipariş. RDFs tüm bu yönlerde sayısal bir şekilde ele alır.

Dondurma Açıklama :

Kompozit üretimdeki en kritik kalite göstergelerinden biri, kümeleme derecesinin ölçülmesidir. İyi dağınık nanoparçacıklar veya fiberler, stres koncentratörleri olarak hareket eden, büyük ölçüde güç azaltılırken, hesaplama g(r) tarafından, elektron mikroskop görüntüleri veya saçılma verilerinin eşdeğerliğini ölçebilir. İyi dağıtık bir sistem, ilk koordinasyon kabuğunun ötesinde nispeten düz bir g(r) gösterirken, agglom sistemleri, sabit bir şekilde sabit noktaların, kümelerdeki ısıtılmasında belirgin bir şekilde azalır.

Probing Interfacial Structure

Matris ve takviye arasındaki arayüz, birçok başarısızlık mekanizmasının ortaya çıktığı yerdir. RDF analizi, fiber yüzeyinin yakınında matrix atomlarının yoğunluğunu ortaya çıkarabilir, veya kimyasal bağların geçişini artıran transkristallinity. Örneğin, karbon fiber/polyetheretherketone (PEEK) kompozitler, RDFsss, fiber yüzeyinin birkaç nanometresi içinde PEEK moleküllerin tayinini artırabilir - yük geçişi geliştiren bir trans kristalinitenin imzası.

Kristalline ve Amorphous Fazlar

Birçok gelişmiş kompozitler, özellikle de kristallerin kristalize polimer matrisleri veya seramik cam matrisleri olan kişiler, karışık kristal ve morfolojik bölgelerin her aşamasın küçük kesimlerine duyarlıdır, çünkü kristallerin uzun menzilli süresi 10 LAN'ın ötesinde keskin zirveler verir, ancak morfolojik bir faz ~5 Å. Quantitative faz kullanarak RDFs kullanarak ısı tedavi zamanlamalarını optimize etmek için kılavuzluk veya sertlik sağlar.

RDF'leri Kompozit Özelliklere Bağlama

G (r) tarafından yakalanan atomik ölçekli yapı makrooskopik davranışlar için doğrudan sonuçlara sahiptir. Aşağıda RDF yorumuna güvenen temel özellik-yapı ilişkileri vardır.

Mekanik Güç ve Zorluk

Nanokompositler, takviye-matrix interfacial bağ gücü, matrixin ilk minimum derinliğine göre daha yüksek ve dardır, böylece Young'ın modulusları% 30'a kadar artar. MD simülasyonları (profil/polipik olmayan) bir optik diskin oluşumu arasındaki RDF'nin ilk zirvesinin, bir mekanik özelliklerin oluşmasının yüksek ve dar olmasıyla birlikte, bu da ampülen veya betonun %30'a kadar artmasını gösterir.

Termal Özellikler

Kompozitlerde ısı iletkenliği, nanotoksi arayüzünün yüksek derecede hassas olduğunu gösterir. RDF analizi, baskı ve düşük interfak ısı iletken modlarını tanımlamaya yardımcı olur.RDF (BNNT) ilk zirveyi RDF (örneğin) yükselterek, ısıtıcı bir korelasyon eksikliğini gösterir.

Elektriksel Davranış

Davranışlı kompozitler için, percolasyon eşi, iletken dolguların uzaysal dağılımına bağlıdır. RDFs küçük perde X-ray saçılma (SAXS) ortalama yüzeysel mesafeyi ölçebilir.Bu mesafe elektron tünel aralığının altında düşerken (~2 nm), iletkenlik parametrelerini dramatik bir şekilde atlamak için, ilk üst düzeye kadar mesafeleri değiştirmek için şarj edilebilir.

Kompozitlerde RDF'lerin Deneysel Belirlenmesi

Gerçek kompozit malzemelerde ölçüm g (r) genellikle tamamlayıcı teknikleri birleştirmektedir.

X-ray ve Neutron Pair Dağıtım Fonksiyonlu (PDF) Analizi

En yaygın yaklaşım, toplam transkript verilerini toplamaktır - hem Bragg tepeleri hem de diffüz saç telleri dahil - geniş bir ivme transfer aralığı (X-rays için 30 ⁇ 1, nötronlar için yüksek). ve spallation nötron kaynakları (Q) o zaman Fourier, yüksek flora ve geniş çaplı floralar nedeniyle bu ölçümler için idealdir.

Işık elementleri içeren kompozitler için (örneğin, karbon, hidrojen, oksijen), nötron saçılma özellikle yüzeyden eklenebilir - örneğin, matriksü ekin-matrix arayüzünü vurgulamak için kılabilir. Teknik, silik dolu kauçuk kompozitlerde arastır, yüzeyden eklenmiş bir tabaka ortaya çıkarmak için kullanılır.

Elektron Mikroscopy ve Image-Based RDFs

Diffraction yöntemleri mümkün değildir (örneğin, son derece heterojen örnekler için), RDF'leri yüksek çözünürlüklü elektron mikroskobu görüntülerin geometrisini tespit ederek, 2D projeksiyonlarında ve stereolojik düzeltmeler uygularlar.

Küçük-Angle Scattering (SAXS/SANS)

SAXS ve SANS, gerçek uzayda doğrudan g(r) vermezken, kompozitlerde kristalize veya hiyerarşik sipariş verme konusunda bilgi verir.

C ⁇ Yaklaşımlar ve Simülasyon

C ⁇ modelleme RDFs'leri yorumlamak için önemli bir ortak haline geldi. İki birincil yöntem kullanılıyor:

Moleküler Dinamik (MD) Simülasyonlar

MD simülasyonları atomların veya koarse-grained partiküllerin özelliklerini belirli kuvvet alanları altında oluşturur. RDF, O ⁇ H RDF'nin ilk topunu zamanla değiştirir.

Monte Carlo (RMC) Modeling

Deneysel g(r) verileri mevcut olduğunda, atomik konfigürasyon bilinmemektedir, RMC yöntemleri, ölçülen RDF'yi yeniden üreten üç boyutlu modeller oluşturabilir. Bu özellikle camlı karbon veya aramid fiber/epoxy sistemleri gibi bozukluklu kompozitler için güçlüdür, geleneksel diffraction analizi başarısız olduğu RMC modelleri karbon fiberlerideki karbon matrixinin 3.6 YZ özelliği ile karakteristik bir inter-tipiklik mesafeye sahip olduğu ortaya çıkmaktadır.

Kompozit Tasarımda Vaka Çalışmaları

Karbon Nanotüpü (CNT) Dispersion

CNT/polimer kompozitlerinde kalıcı bir meydan okuma, 20 nm'de (projektif) ilerlemeye kıyasla keskin bir artış gösteriyor. RDF üst üste kompozit iletkenliği ile korelasyonla birlikte RDF'nin yüksekliğini tespit ederek, tüpler olmadan en aza indirmeyi başardılar.

Seramik-Matrix Kompozitlerde Interface Engineering

Silikon (SiC) fiber-reinforced silikon nitride (Si3N4) kompozitler yüksek sıcaklık türbinlerinde kullanılır.Bu yapı yük transferini sürdürürken çatlakları azaltır.BN'nin ısıtılmasıyla ilgili olarak, altmış RDF 145 LAN (B-N bağ) ve bir diffüz ikinci zirvede 2.5 uh.Bu yapı çatlakları dağıtır.

Camy Carbon'u bir Matrix olarak Anlayın

Glassy karbon, yüksek derecede güçlendirilmiş kompozitlerden oluşan bir yapı olarak kullanılan bir karbon türüdür. RDF, MD simülasyonlarında ilk zirveyi gösterir, kontrollü porselenler ile camlı bileşikler tasarlanır ve 2,5 Å'de geniş bir ikinci zirvede, rastgele odaklı grafiklerden oluşan bir yapının ortaya çıkışında 9.00 Å. Bu bilgi, MD simülasyonlarla birlikte, kontrollü porselenler ile birlikte camlı bileşikler tasarlanır.

Future rotası ve Gelişen Teknikler

Kompozitlerde RDF analizi alanı hızla gelişiyor. Çeşitli eğilimler dikkat çekmeye değer:

RDF Interpretation için makine Öğrenme

Örneğin, bir j (r) verilen bir g(r) iyi donanımlı veya agglomerated ekstra bir duruma karşılık verebilir. Örneğin, bu tür yaklaşımlar yüksek kodlu deneylerle entegre edilir.

Situ ve Operando RDF Ölçümleri

Hızlı dedektörleri ve yüksek-brilliance kaynakları ile birlikte yapılan araştırmalar, RDF'lerin makrooskopik bir başarısızlıktan önce toplanmasına izin veriyor ve X-ray ile birlikte yapılan çekme testlerinde atom-öldürülebilirlik yapısının çatlakları nasıl geliştiğini takip edebilir. Erken sonuçlar RDF'nin makrooskopik bir başarısızlıktan önce genişlediğini gösteriyor.

Multiscale Modeling ile entegrasyon

Efforts, sonlu elemanlar modelleriyle birkaç atomistik RDF verilerine doğru gidiyor. RDF-derived yoğunluk profillerine dayanan interfaksiyon bölgesini tanımlamakla, simülasyonlar daha doğru bir şekilde kompozit sertlik ve güç tahmin edebilir.Bu tür çok ölçekli yaklaşımlar zaten havacılık malzemeleri geliştirmede kullanılıyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Radial Dağıtım Fonksiyonlları matematiksel bir soyutlamadan çok daha fazlasıdır; birden fazla ölçek boyunca tanımlamak için doğrudan bir atom mimarisinin araştırılmasıdır.Denekli tasarım, kompozit malzemelerdeki standart bir araç haline gelecektir, ölçüm parametrelerini hızlandırır ve hesaplama modellerini hızlandırır, g(r) analizi, havacılıktan enerji depolamaya kadar endüstrilerin tanımlanması için sayısal bir dil sunar.

Daha fazla okuma için, [[GÖRÜSÜ:0)Wikipedia makalesini radial dağıtım fonksiyonu üzerinde ) görmek, kapsamlı bir şekilde [[Dönetici fonksiyonu analizine genel bakış[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜ) göre, ve araştırma kağıtları, polimer nanokompozisyonlarda RDF'de RDF'de (FLT:5)