功能化石墨烯材料作为纳米能源复合材料在推进系统中应用的计算模拟研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21503019
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0505.复合与杂化材料化学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

In this project, we will systematically carry out first principles studies on the functionalization of graphene-based materials as nanoenergetic composites in propulsion systems, aiming at developing and establishing a computational methodology for investigating the thermodynamic properties and energetic performances of the nanocomposites and further providing guidelines for the material design in relevant fields. We will first focus on the functionalization of graphene oxide with high-nitrogen content molecules, investigating the reaction process and mechanism and revealing the important roles of the structural characteristics of graphene-based materials and the molecular ligands of high-nitrogen content molecules in the assembling of composites. Theoretical models will be established and used in further investigations. Hereafter, we will perform simulations on the thermal decomposition of functionalized graphene composites to study their high-temperature decomposition mechamism and illustrate the energetic performances and characteritics of the composites as nanopropellant materials.In addition, we propose to introduce metallic clusters into the nanoporous frame constructed by functionalized graphene materials to further improve the performance of the mixture as nanoenergetic materials. We will study the structural and thermochemical properties of the mixture and tackle the agglomeration problem of metallic clusters. The potential applications as a new type of nanopropellant material will be discussed.
本项目拟通过系统开展一系列以第一性原理为基础的理论计算模拟,发展建立一套用于设计纳米复合推进剂材料和研究其在实验条件下各项热化学性质的理论模拟方法。我们拟首先研究富氮高能分子功能化氧化石墨烯的反应过程和机理,阐述石墨烯材料的结构特征和富氮高能分子配件在反应中所起的重要作用,并为下一步研究建立基本理论模型;进而研究石墨烯/富氮高能分子复合材料的高温热分解机制,揭示所提出的石墨烯复合材料作为纳米推进剂材料的特性和功效;此外,我们提出通过引入金属簇,进一步增强功能化石墨烯材料做为纳米推进剂材料的性能。我们将首先建立由金属簇-石墨烯-富氮高能分子组成的混合材料的理论模型,研究其结构特点和热化学性质以及金属簇高温凝聚问题,探讨其作为新型推进剂材料的可行性。

结项摘要

通过在研期间紧密系统的以密度泛函理论为基础,结合第一性原理分子动力学的理论模拟研究,我们发展建立了一套适用于碳基纳米高能复合推进剂材料设计及物性分析的理论模拟方法。我们在碳基推进剂材料设计、化学性质以及燃烧性能分析等方面获得重要进展。取得的主要成绩包括: (1)阐述了功能化石墨烯材料的结构特点(晶格缺陷和表面功能团)对于合成高能复合材料反应活性的影响;(2)发现了高氮碳基复合材料结构与电子态的新奇关联效应;(3)揭示了高氮碳基复合材料的高温热分解过程和微观机制。相关研究成果已被应用到中国工程物理研究院关于含能材料的相关任务中。在本项目的资助下,项目组成员在国际知名期刊上发表了四篇学术论文,2篇论文在审。研究成果获得国际同行的关注和引用。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Bonding Properties and Oxidation States of Plutonium in Pu2On (n = 1−8) Molecules Studied by Using Screened Hybrid Density Functional Theory
筛选杂化密度泛函理论研究Pu2On(n=1~8)分子中钚的键合性质和氧化态
  • DOI:
    10.1021/acs.jpca.7b12324
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    The Journal of Physical Chemistry A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cui Zhang;Shu-Xian Hu;Hai-Tao Liu;Yu Yang;Ping Zhang
  • 通讯作者:
    Ping Zhang
Thermodynamics Study of Dehydriding Reaction on the PuO2(110) Surface from First Principles
从第一性原理研究PuO2(110)表面脱氢反应的热力学
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.8b01414
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhang;C Yang;Y Zhang;P
  • 通讯作者:
    P
Dissociation Mechanism of Water Molecules on the PuO2(110) Surface: An Ab Initio Molecular Dynamics Study
PuO2(110)表面水分子的解离机制:从头算分子动力学研究
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.7b08864
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    The Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cui Zhang;Yu Yang;Ping Zhang
  • 通讯作者:
    Ping Zhang
Finite-temperature infrared and Raman spectra of high-pressure hydrogen from first-principles molecular dynamics
基于第一原理分子动力学的高压氢的有限温度红外和拉曼光谱
  • DOI:
    10.1103/physrevb.98.144301
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhang Chunyi;Zhang Cui;Chen Mohan;Kang Wei;Gu Zhuowei;Zhao Jianheng;Liu Cangli;Sun Chengwei;Zhang Ping
  • 通讯作者:
    Zhang Ping

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其他文献

遮荫环境下的植物生长建模及仿真
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    张萃;范菁;董天阳
  • 通讯作者:
    董天阳
生产性服务业空间集聚与中国城市生产率增长——基于城市等级体系的分析
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    张萃
  • 通讯作者:
    张萃
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  • DOI:
    10.1007/s11192-017-2513-9
  • 发表时间:
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    张萃
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  • 作者:
    黄思婕;张萃
  • 通讯作者:
    张萃

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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