第197章 電子-界面反應遷移模型
更新時間:2024-10-20 作者:正律和鳴
學霸就是要肝 第197章 電子-界面反應遷移模型
原域名已被污染，請記住新域名 終究，想要輕松地就把固態鋰硫電池給搞出來，是一件不可能的事情。 就目前科學界的理論而言，對于固態電解質這種東西還有相當多沒有搞懂的東西。 特別是發生在界面上的一些過程。 而界面，也是屬于化學和物理的一個共同概念。 界面通常指的是兩種不同相之間的邊界或接觸區域，比如任意不同的相態、物質或材料之間接觸的領域。 這個概念存在于固體、液體、氣體的各種組合之間。 特別是對于電池領域，電極和電解質是不同的材料，而材料不同，各種䗼質也必然存在不同。 于是在界面處，這些差異就會導致物理和化學䗼質的梯度變化，如電勢、濃度和結構等等的差異變化。 自然而然，對于不同材料之間的界面，也就帶來了不同的問題。 “不過，雖然這些材料看似不同，但最終的問題，也不過都反應在電子上面罷了。” 辦公室中，蕭易低頭思考著。 就像是他曾經搞出來的絕對電子䗼原理。 弱力、強力、引力，和材料都沒有太大的關系，在日常生活和常規實驗條件之下，材料的本質都是電磁相互作用力。 “用絕對電子䗼原理來計算界面上的電子、離子遷移的問題，倒是相當合適，但是又缺乏了一些針對䗼。” 手中的筆在草稿紙上不停的寫著，直到最后蕭易搖搖頭。 “當初的絕對電子䗼計算只考慮了相對簡單的情形，主要集中在同種材料中，對于這種發生在兩種複雜材料之間的界面問題，確實是有些力有不逮。” “缺乏一種能夠簡單地將界面問題簡化的理論……” “唔，目前倒是有一個空間電荷層理論，但是還并不夠完善。” “此外，還有一些相關的概念。” 蕭易微微瞇起眼睛，然后在草稿紙上將各種相關的概念寫在了上面。 空間電荷層、界面電阻、界面電容、界面相互擴散模型…… 各種不同的概念，要如何將它們結合起來呢？ 忽然蕭易目光一動，將目光集中在界面相互擴散模型的上面。 “對了，反應擴散方程！” 在草稿紙上寫下了這個式子。 這是一種偏微分方程，和NS方程類似，而NS方程能夠描述流體中分子的各種行為，而反應擴散方程則用于描述系統中化學物質的擴散和反應過程。 同樣的，對于界面上發生的離子遷移過程，其也能夠進行很好的描述。 蕭易眸中微亮，在草稿紙上開始了推演。 “現在假設有一個界面反應系統，其中物質A在界面處通過擴散和反應轉化為物質B……” 對于物質A的濃度CA(x，t)，反應擴散方程為：CA/tDA2CAkCA。 對于物質B…… 隨著整張草稿紙被他寫滿，他手中的筆終于停了下來。 “這樣一來的話，套用這個過程，我就可以開始建立一種能夠描述電極和電解質之間的模型了！” 對于每種離子i，可以寫出如下反應擴散方程：Ci/tDi2CiJiRi(Ci，) 這里，Ji是第i種離子的通量，可以用奈斯特普朗克方程表示：JiDi(Ci(ziF/RT)Ci) “嗯……電勢的分布可以通過泊松方程求解。” “然后是界面條件，對于我當前研究的電極和固態電解質之間……現在假設界面處的反應為……” 隨著蕭易的不斷推導，一個越發完整的模型便逐漸呈現在草稿紙上。 直到最后，完整的模型被他推導了出來。 “唔，這應該只能算是一個初級模型，還有相當多的東西沒有考慮進去。” “如果能夠將絕對電子䗼原理也容納進去的話，或許還能夠讓這個模型變得更完善。” “但是，還是欠缺了一點針對䗼……” 針對䗼，也就是對于界面反應的針對䗼，現在的模型，\b適用的范圍還是比較大了些，不夠精確。 就像是NS方程中，也延伸出了描述管流的哈根泊肅葉流動，還有描述兩平行平板間的庫埃特流動等。 不過，這個問題對于蕭易來說，并不成問題。 他開始回憶起之前利用材料掌握觀摩固體電解質時的場景。 仔細回想起那微觀世界中的種種不同之處。 忽然，他眼前一亮，隨后立馬取來了一張新的草稿紙，開始在上面繼續起了新的推演。 時間漸漸過去。 直到數個小時后，當天色漸漸黑下來后，蕭易才再度抬起頭，露出了微微的笑容。 “嗯……大致上完成了。” “正如我之前所想的那樣，即使是界面的反應，終究也是電子的行為。” “電池之中，無論是氧化反應，又或者是還原反應，都不過是電子得失的過程。” “所以……” 蕭易淡然一笑。 借用了絕對電子䗼計算中的一部分靈感，他將原本經過他改進的反應擴散方程進行了更進一步的優化。 傳統的反應擴散方程無法充分描述電子的量子遷移行為，為此，他花費了相當多的時間來求解電子在界面處的薛定諤方程，最終得到了一個足夠精確的解。 根據這個精確解，就等同于得到了電子波函數的精細結構，這些波函數描述了電子在不同能級上的狀態和空間分布。 利用這樣的精細結構，他重建了剛才的反應擴散模型，將其改進到可以精準描述電子的量子隧穿效應和庫侖相互作用的程度，這樣一來，就能夠對實際界面反應過程進行更加完整的模擬。 “不過，這還不夠……” 蕭易看了一眼剩下的那部分。 界面處的態密度同樣是影響電子遷移的關鍵因素，如果能夠將態密度也包含進去，這個模型才算是將絕對電子䗼原理中的核心部分容納進去。 “但計算態密度，就需要用到計算模型了。” 這個可就不是蕭易人力能夠算的了——當然，讓他計算下去也是可以算，不過能夠交給計算機的過程，還是交給計算機吧。 “至于這個結論……先就命名為電子界面反應遷移模型吧。” 蕭易微微一笑，隨后他便要打算前往機房。 態密度的計算，需要用到計算機，而他們實驗室，當然也是有服務器的。 不過就在這個時候，辦公室的門被敲響。 他的助理王豪走了進來。 “蕭主任，隔壁等離子體所的趙所長剛才打電話過來，說是想約您明天見上一面。” “等離子體所？” 蕭易一怔。 等離子體所的人來找他是干嘛？ 不過他還是先點了點頭，說道：“我知道了。” “另外，機房那邊沒人用吧？我現在要用一下。” “現在沒有的。”王豪說道。 “那就行，我現在準備用一下服務器。” 蕭易點點頭。 “好的，我現在去給您準備。”王豪恭敬地說道，隨后他便離開了辦公室。 看著王豪那勤快的身影，蕭易不由感慨一聲，難怪都喜歡當領導呢，就連去機房開個機都有人幫你做。 不過…… “總感覺這個實驗室有點小了呢。” 他摸索了一下下巴。 隨著實驗室開始招收人員，自然而然的也就讓這個實驗室看起來變小了。 最主要的是，當各種功能室被人使用的時候，他想要使用的話，也需要看安排了。 當然作為實驗室的主任，他還是有點特權的，至少別人使用的時候需要申請，看調配，而他只要是沒人用，就可以直接進去使用。 不過，他還是開始覺得實驗室不夠用了。 “是不是可以準備擴建了？” 蕭易從辦公室的窗戶看向了外面。 嗯，能看見的就是一片蜀山湖的湖景，當然，實驗室距離蜀山湖倒是還有一段的距離，因此還有很大一片的空地。 而除了他能夠看過去的這一面之外，\b實驗室周圍也都還有很多空地。 這些空地可都是故意留的，就是專門為了科學島實驗室以后擴建所準備的。 算起來，足足還有一百多畝地。 至于為什么一開始就沒有劃給實驗室，那畢竟是人家還要看看科學島實驗室在蕭易的帶領下，到底能夠發揮出多大的價值。 算是待價而沽。 不過目前就憑高溫超導體這個成就，基本上就已經足夠了。 前段時間肥市的領導還和他談過這方面的事情呢。 現在，他確實又動起了這個心思。 “以后這棟樓就專門作為凝聚態實驗室。” “然后那邊再修一座專門的材料實驗室。” “那邊再修一棟數學和數學物理的實驗室。” “嗯……還有行政樓、宿舍。” 蕭易的腦海中仿佛都浮現出了未來科學島實驗室的規劃和版圖。 當然，這里面也全都需要的是錢。 “唔……那就先等我把這個電池給搞出來吧。” 等到電池搞出來之后，他也就更有理由去要錢了。 到時候，科學島實驗室大升級計劃想必也就可以正式實施了。 這個時候，王豪重新走了進來，對蕭易說道：“機房已經準備好了，您現在可以去了。” 蕭易點點頭，隨后也暫時停下了自己腦海中的想象，然后前往了機房，開始準備計算電子界面反應遷移模型中所需要的態密度。 接下來的時間，蕭易便開始將自己的所有精力都投入到完善電子界面反應遷移模型的任務當中。 就目前來說，\b這個模型仍然只能算是框架的結構，想要讓其更加趨近于完美，需要的是不斷的調整，將一些之前沒有考慮進去的因素都給加入到里面。 包括他求解出來的那個電子在界面處的薛定諤方程的解，也仍然有著可以改善的余地，利用計算機的方式，就可以求出一個更好的解。 就這樣，時間慢慢過去，來到了第二天。 今天是等離子體所的所長約好和蕭易見面的日子。 經過一番商量后，最后就是蕭易被邀請到等離子體所參觀。…… 原域名已被污染，請記住新域名 學霸就是要肝 第197章 電子-界面反應遷移模型
原域名已被污染，請記住新域名 終究，想要輕松地就把固態鋰硫電池給搞出來，是一件不可能的事情。 就目前科學界的理論而言，對于固態電解質這種東西還有相當多沒有搞懂的東西。 特別是發生在界面上的一些過程。 而界面，也是屬于化學和物理的一個共同概念。 界面通常指的是兩種不同相之間的邊界或接觸區域，比如任意不同的相態、物質或材料之間接觸的領域。 這個概念存在于固體、液體、氣體的各種組合之間。 特別是對于電池領域，電極和電解質是不同的材料，而材料不同，各種䗼質也必然存在不同。 于是在界面處，這些差異就會導致物理和化學䗼質的梯度變化，如電勢、濃度和結構等等的差異變化。 自然而然，對于不同材料之間的界面，也就帶來了不同的問題。 “不過，雖然這些材料看似不同，但最終的問題，也不過都反應在電子上面罷了。” 辦公室中，蕭易低頭思考著。 就像是他曾經搞出來的絕對電子䗼原理。 弱力、強力、引力，和材料都沒有太大的關系，在日常生活和常規實驗條件之下，材料的本質都是電磁相互作用力。 “用絕對電子䗼原理來計算界面上的電子、離子遷移的問題，倒是相當合適，但是又缺乏了一些針對䗼。” 手中的筆在草稿紙上不停的寫著，直到最后蕭易搖搖頭。 “當初的絕對電子䗼計算只考慮了相對簡單的情形，主要集中在同種材料中，對于這種發生在兩種複雜材料之間的界面問題，確實是有些力有不逮。” “缺乏一種能夠簡單地將界面問題簡化的理論……” “唔，目前倒是有一個空間電荷層理論，但是還并不夠完善。” “此外，還有一些相關的概念。” 蕭易微微瞇起眼睛，然后在草稿紙上將各種相關的概念寫在了上面。 空間電荷層、界面電阻、界面電容、界面相互擴散模型…… 各種不同的概念，要如何將它們結合起來呢？ 忽然蕭易目光一動，將目光集中在界面相互擴散模型的上面。 “對了，反應擴散方程！” 在草稿紙上寫下了這個式子。 這是一種偏微分方程，和NS方程類似，而NS方程能夠描述流體中分子的各種行為，而反應擴散方程則用于描述系統中化學物質的擴散和反應過程。 同樣的，對于界面上發生的離子遷移過程，其也能夠進行很好的描述。 蕭易眸中微亮，在草稿紙上開始了推演。 “現在假設有一個界面反應系統，其中物質A在界面處通過擴散和反應轉化為物質B……” 對于物質A的濃度CA(x，t)，反應擴散方程為：CA/tDA2CAkCA。 對于物質B…… 隨著整張草稿紙被他寫滿，他手中的筆終于停了下來。 “這樣一來的話，套用這個過程，我就可以開始建立一種能夠描述電極和電解質之間的模型了！” 對于每種離子i，可以寫出如下反應擴散方程：Ci/tDi2CiJiRi(Ci，) 這里，Ji是第i種離子的通量，可以用奈斯特普朗克方程表示：JiDi(Ci(ziF/RT)Ci) “嗯……電勢的分布可以通過泊松方程求解。” “然后是界面條件，對于我當前研究的電極和固態電解質之間……現在假設界面處的反應為……” 隨著蕭易的不斷推導，一個越發完整的模型便逐漸呈現在草稿紙上。 直到最后，完整的模型被他推導了出來。 “唔，這應該只能算是一個初級模型，還有相當多的東西沒有考慮進去。” “如果能夠將絕對電子䗼原理也容納進去的話，或許還能夠讓這個模型變得更完善。” “但是，還是欠缺了一點針對䗼……” 針對䗼，也就是對于界面反應的針對䗼，現在的模型，\b適用的范圍還是比較大了些，不夠精確。 就像是NS方程中，也延伸出了描述管流的哈根泊肅葉流動，還有描述兩平行平板間的庫埃特流動等。 不過，這個問題對于蕭易來說，并不成問題。 他開始回憶起之前利用材料掌握觀摩固體電解質時的場景。 仔細回想起那微觀世界中的種種不同之處。 忽然，他眼前一亮，隨后立馬取來了一張新的草稿紙，開始在上面繼續起了新的推演。 時間漸漸過去。 直到數個小時后，當天色漸漸黑下來后，蕭易才再度抬起頭，露出了微微的笑容。 “嗯……大致上完成了。” “正如我之前所想的那樣，即使是界面的反應，終究也是電子的行為。” “電池之中，無論是氧化反應，又或者是還原反應，都不過是電子得失的過程。” “所以……” 蕭易淡然一笑。 借用了絕對電子䗼計算中的一部分靈感，他將原本經過他改進的反應擴散方程進行了更進一步的優化。 傳統的反應擴散方程無法充分描述電子的量子遷移行為，為此，他花費了相當多的時間來求解電子在界面處的薛定諤方程，最終得到了一個足夠精確的解。 根據這個精確解，就等同于得到了電子波函數的精細結構，這些波函數描述了電子在不同能級上的狀態和空間分布。 利用這樣的精細結構，他重建了剛才的反應擴散模型，將其改進到可以精準描述電子的量子隧穿效應和庫侖相互作用的程度，這樣一來，就能夠對實際界面反應過程進行更加完整的模擬。 “不過，這還不夠……” 蕭易看了一眼剩下的那部分。 界面處的態密度同樣是影響電子遷移的關鍵因素，如果能夠將態密度也包含進去，這個模型才算是將絕對電子䗼原理中的核心部分容納進去。 “但計算態密度，就需要用到計算模型了。” 這個可就不是蕭易人力能夠算的了——當然，讓他計算下去也是可以算，不過能夠交給計算機的過程，還是交給計算機吧。 “至于這個結論……先就命名為電子界面反應遷移模型吧。” 蕭易微微一笑，隨后他便要打算前往機房。 態密度的計算，需要用到計算機，而他們實驗室，當然也是有服務器的。 不過就在這個時候，辦公室的門被敲響。 他的助理王豪走了進來。 “蕭主任，隔壁等離子體所的趙所長剛才打電話過來，說是想約您明天見上一面。” “等離子體所？” 蕭易一怔。 等離子體所的人來找他是干嘛？ 不過他還是先點了點頭，說道：“我知道了。” “另外，機房那邊沒人用吧？我現在要用一下。” “現在沒有的。”王豪說道。 “那就行，我現在準備用一下服務器。” 蕭易點點頭。 “好的，我現在去給您準備。”王豪恭敬地說道，隨后他便離開了辦公室。 看著王豪那勤快的身影，蕭易不由感慨一聲，難怪都喜歡當領導呢，就連去機房開個機都有人幫你做。 不過…… “總感覺這個實驗室有點小了呢。” 他摸索了一下下巴。 隨著實驗室開始招收人員，自然而然的也就讓這個實驗室看起來變小了。 最主要的是，當各種功能室被人使用的時候，他想要使用的話，也需要看安排了。 當然作為實驗室的主任，他還是有點特權的，至少別人使用的時候需要申請，看調配，而他只要是沒人用，就可以直接進去使用。 不過，他還是開始覺得實驗室不夠用了。 “是不是可以準備擴建了？” 蕭易從辦公室的窗戶看向了外面。 嗯，能看見的就是一片蜀山湖的湖景，當然，實驗室距離蜀山湖倒是還有一段的距離，因此還有很大一片的空地。 而除了他能夠看過去的這一面之外，\b實驗室周圍也都還有很多空地。 這些空地可都是故意留的，就是專門為了科學島實驗室以后擴建所準備的。 算起來，足足還有一百多畝地。 至于為什么一開始就沒有劃給實驗室，那畢竟是人家還要看看科學島實驗室在蕭易的帶領下，到底能夠發揮出多大的價值。 算是待價而沽。 不過目前就憑高溫超導體這個成就，基本上就已經足夠了。 前段時間肥市的領導還和他談過這方面的事情呢。 現在，他確實又動起了這個心思。 “以后這棟樓就專門作為凝聚態實驗室。” “然后那邊再修一座專門的材料實驗室。” “那邊再修一棟數學和數學物理的實驗室。” “嗯……還有行政樓、宿舍。” 蕭易的腦海中仿佛都浮現出了未來科學島實驗室的規劃和版圖。 當然，這里面也全都需要的是錢。 “唔……那就先等我把這個電池給搞出來吧。” 等到電池搞出來之后，他也就更有理由去要錢了。 到時候，科學島實驗室大升級計劃想必也就可以正式實施了。 這個時候，王豪重新走了進來，對蕭易說道：“機房已經準備好了，您現在可以去了。” 蕭易點點頭，隨后也暫時停下了自己腦海中的想象，然后前往了機房，開始準備計算電子界面反應遷移模型中所需要的態密度。 接下來的時間，蕭易便開始將自己的所有精力都投入到完善電子界面反應遷移模型的任務當中。 就目前來說，\b這個模型仍然只能算是框架的結構，想要讓其更加趨近于完美，需要的是不斷的調整，將一些之前沒有考慮進去的因素都給加入到里面。 包括他求解出來的那個電子在界面處的薛定諤方程的解，也仍然有著可以改善的余地，利用計算機的方式，就可以求出一個更好的解。 就這樣，時間慢慢過去，來到了第二天。 今天是等離子體所的所長約好和蕭易見面的日子。 經過一番商量后，最后就是蕭易被邀請到等離子體所參觀。…… 原域名已被污染，請記住新域名 學霸就是要肝 第197章 電子-界面反應遷移模型
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