Nanoscale Charge Balancing Mechanism in Alkali Substituted Calcium-Silicate-Hydrate Gels
碱活化材料和相关的替代胶凝系统是可持续的材料技术，具有大幅降低与建筑行业相关的CO $_2$排放的潜力。然而，增加材料的化学组成对主要粘合剂相硅酸钙水合物凝胶的影响还远未被理解，特别是因为该粘合剂相在纳米级上是无序的。在这里，我们揭示了在分子水平上存在电荷平衡机制，当碱（即，Na或K）被掺入到硅酸钙水合物凝胶中，如使用结晶1400托勃莫来石建模的。这些含碱的电荷平衡结构与它们的电荷不平衡对应物相比具有优异的机械性能。我们的研究结果，这是基于第一性原理模拟使用密度泛函理论，包括电荷平衡的影响，优化的几何形状的新模型相，形成能，局部成键环境，体模量和扩散障碍的碱金属原子内的晶体。
2016-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Surface properties of alkali silicate glasses: Influence of the modifiers
本文通过大规模分子动力学模拟研究锂、钠、钾硅酸盐玻璃的熔体形成表面和断裂表面，揭示碱金属改性剂尺寸对表面组成、粗糙度、化学反应性及高度相关标度行为的影响机制。
2023-04-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Effect of mixed alkali-element substitution on structural and magnetic properties of praseodymium manganites Pr0.9(Na1-xKx)0.1MnO3
在Pr0.9（Na 1-xKx）0.1MnO3（0 <= x < 1）固溶体体系中，研究了恒锰价A位阳离子尺寸失配对钙钛矿型稀土氧化物的结构和磁性的影响。该固溶体系列的所有成员在室温下都是正交晶系，空间群Pbnm。用Rietveld方法进行的结构精修表明，随着钾含量x的增加，晶胞体积增大，静态Jahn-Teller畸变减小。磁性能的特点是强的正θp值，并归因于一个倾斜的铁磁排列。在顺磁区的高居里常数值可以用2-3个Mn离子的磁性团簇模型来解释。
2007-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Intercalation of Alkali Metal into WTe2, the Crystal Structure of A0.5WTe2 and Observation of a Metal-to-Semiconductor Transition
研究人员将碱金属K、Rb、Cs嵌入WTe2得到A0.5WTe2，通过实验与DFT计算证实该类化合物为窄带隙半导体，加深了对TMDCs性质调控的理解并凸显其器件应用潜力。
2026-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Raman thresholds and rigid to floppy transitions in calcium silicate glasses
碱土金属硅酸盐玻璃$xCaO-(1-x)SiO_2$在拉曼谱线中表现出明显的阈值，这可能与氧化钙$x$浓度降低时网络刚性的开始有关。目前的结果通过约束计数算法进行分析，并通过尺寸增加的簇近似进行更深入的表征，该近似允许在通常的平均场处理之外执行麦克斯韦机械约束计数。这允许讨论在何种结构条件下可以获得弹性中间相。
2004-10-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
In situ quasi-elastic neutron scattering study on the water dynamics and reaction mechanisms in alkali-activated slags
在这项研究中，在原位准弹性中子散射（QENS）已被用来探测的水动力学和反应机制的形成过程中发生的NaOH和Na 2SiO 3活化矿渣，一类重要的低CO2水泥，结合等温传导量热法（ICC），傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析和N2吸附测量。我们表明，单一的ICC反应峰在NaOH活化的炉渣伴随着自由水的结合水的转化（从QENS分析），这直接信号的含钠的铝取代的硅酸钙水合物（C-（N）-A-S-H）凝胶的形成，通过FTIR证实。相比之下，Na 2SiO 3活化的炉渣样品在ICC数据中表现出两个不同的反应峰，其中第一个反应峰与约束水向结合水和自由水的转化有关，第二个峰伴随着自由水向结合水和约束水的转化（来自QENS分析）。第二转化归因于主反应产物的形成（即，C-（N）-A-S-H凝胶），如FTIR和N2吸附数据所证实。QENS、FTIR和N2吸附数据以及文献中的热力学信息的分析明确地表明，第一反应峰与初始凝胶（类似于C-（N）-A-S-H凝胶）的形成相关，该初始凝胶由Na+离子和Na 2SiO 3溶液中的硅酸盐物种以及来自炉渣的溶解的Ca/Al物种控制。因此，这项研究证实了原位QENS的力量，当结合实验室为基础的表征技术，在阐明复杂材料中发生的水动力学和相关的化学机制，并提供了重要的机理洞察力的早期年龄的反应过程中发生的两个碱激活渣的形成。
2019-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Structure and properties of lead silicate glasses
Pb $^{2+}$离子的原始电子结构解释了其在晶相和硅酸盐玻璃中的特殊结构作用。在描述了铅在晶相（PbO，硅酸盐）中的结构作用之后，本章总结了利用各种光谱和模拟技术对SiO $_2$ -PbO、SiO $_2$ -PbO-R $_2$ O（R：碱性）和SiO $_2$ -PbO-Al $_2$ O $_3$系统进行的主要结构研究。
2023-10-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Diffusion in a two Phases System: Application to Ion Exchange in Silicate Glasses
本文重新推导两相体系一维扩散通解，与erfc解对比并明确退化条件，结合扩散系数比值与瞬时平衡假设，阐明硅酸盐玻璃离子交换的适用前提。
2024-07-21 cond-mat.mtrl-sci
New interaction potentials for alkali and alkaline-earth aluminosilicate glasses
我们应用最近开发的优化方案，以获得有效的电位为碱金属和碱土金属铝硅酸盐玻璃，含有锂，钠，钾，或钙作为改性剂。作为优化的输入数据，我们使用的径向分布函数的液体在高温下通过从头计算分子动力学模拟和密度和弹性模量的玻璃在室温下从实验产生。新的相互作用势能够可靠地再现二元硅酸盐的结构和各种机械和振动性能在很宽的组合物。我们已经测试了这些潜力的各种三元系统，并发现它们是可转移的，可以混合，从而允许再现和预测的结构和性能的多组分玻璃。
2018-11-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electronic redistribution around oxygen atoms in silicate melts by ab initio molecular dynamics simulation
用从头算分子动力学模拟计算了四种硅酸盐液体（硅石、流纹岩、模型玄武岩和顽火辉石）的氧原子周围结构。由于使用最大局域化的Wannier轨道来表示模拟系统的电子基态，人们能够量化氧原子周围的电子密度的重新分布作为阳离子环境和熔体组合物的函数。结果表明，在紧邻的氧原子的熔体的结构调制与氧原子的Wannier轨道的分布。特别是氧核和轨道Wannier中心之间的距离及其随阳离子性质的演变的评价表明，硅酸盐熔体中的Al-O键肯定比Si-O键的共价性小，而对于Mg-O、Ca-O、Na-O和K-O系列，M-O键的共价性迅速减弱，有利于离子性。此外，它被发现，来自电子极化的氧偶极矩的分布是只有弱依赖于熔体组成，这一发现可以解释为什么一些经验力场可以表现出高度的可转移性与熔体组成。
2011-01-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Les cendres végétales, matières premières des verres et des émaux : un exemple, les cendres de végétaux utilisées par Fr. D de Montmolin
植物灰的粉末性质和高碱含量使其成为用作硅酸盐组合物（玻璃、搪瓷和陶瓷）改性剂的理想原料。玻璃历史文献中描述了自古以来它们的使用情况，但对其成分分析的研究仍然有限。我们在这里讨论树木和灌木的灰烬（金合欢树、山楂树、橡树、绿橡树、橄榄木、榆树、白杨、苹果树、葡萄苗）、植物（苔草、蕨类植物、山茱萸）、谷物（小麦、玉米、水稻）、粪便和干草的成分，这些灰烬主要是陶工D兄弟在泰泽（法国索恩-卢瓦尔省）附近的Maconnais收获的。蒙特莫林。碱改性剂（Na 2 O，K2 O），碱土金属（CaO，MgO）和二氧化硅的贡献进行了讨论，鉴于从文献中收集的数据的历史上使用的技术在陶瓷，搪瓷和玻璃的生产。成分的巨大变化通常归因于回收，并受到我们在灰烬分析中获得的非常广泛的成分的质疑。
2010-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic heterogeneity in sodium silicate melts via machine-learning potential
SANKEN, University of Osaka（大阪大学特别研究院）
利用机器学习势分子动力学模拟，研究了硅酸钠熔体中的动态异质性，揭示了钠离子跳跃传输与硅酸盐基体缓慢解耦的微观机制。
2026-06-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Atomistic insights into the mixed-alkali effect in phosphosilicate glasses
近年来，通过组成设计来定制生物活性玻璃的性质已经成为它们在医学应用中的广泛兴趣的主题，例如，组织再生了解氧化物玻璃中的混合碱效应（MAE）对于定制玻璃组合物以控制离子的迁移率以及因此取决于它的玻璃性质（例如离子释放、玻璃化转变温度和离子电导率）具有根本重要性。然而，大多数以前设计的生物活性玻璃是基于试错法，这是由于复杂的玻璃结构，这是不平凡的分析，因此，缺乏一个清晰的图片的玻璃结构在短期和中期秩序。因此，我们使用分子动力学模拟来研究使用MAE是否可以控制45 S5玻璃的生物活性和性质及其结构起源。我们发现，网络连接性，一个结构参数，通常用于访问硅酸盐玻璃的生物活性，不改变与锂或钾钠取代。相反，弹性模量表现出强烈的依赖于改性剂的类型，因为它们随着平均场强的增加而增加。类似地，玻璃元素的流动性受到用于取代Na的改性剂的类型的显著影响。的性质的变化进行了进一步讨论，并解释使用的变化在短期和中期的结构，给出以前的实验结果的证据。最后，我们强调的起源不存在的MAE，改性剂对玻璃的生物活性的影响，在预测氧化物玻璃的生物活性的动力学描述符的重要性，我们提供了必要的见解，在原子尺度上，需要进一步发展的生物活性玻璃。
2022-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Stretched Exponential Relaxation of Glasses: Origin of the Mixed Alkali Effect
虽然确实普遍认为，作为冷冻的过冷液体，玻璃应该在多年内继续流动（例如，在中世纪大教堂的彩色玻璃窗的情况下），相反，它们的粘度在玻璃化转变温度以下的急剧增加表明，它们的弛豫时间在室温下大约为10 $^{32}$年。然而，Mauro等人最近进行的一项研究报告了商用康宁大猩猩玻璃在室温下超过1.5年的松弛动力学。在这里，我们报告了一种新的原子模拟方法，使我们能够直接访问在室温下的玻璃弛豫的长期（年）动态。基于一系列混合碱硅酸盐玻璃的模拟，我们证明了室温弛豫是混合碱效应的直接后果。虽然体积和能量的功能拉伸指数松弛，我们的研究结果揭示了一个分支的拉伸指数，与$β$ = 3/5和3/7的能量和体积松弛，分别。松弛被发现发生通过扩散的局部应力结构不稳定性内的原子网络，退火彼此当一个压缩的原子单元满足一个是在张力下。这种扩散陷阱弛豫机制的驱动力被发现是在最大值时，每个碱金属原子的浓度彼此相等，这是由每个碱金属原子的浓度和它们所经历的局部应力的大小之间的平衡而产生的。
2018-01-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Advances in ion-doping of Ca-Mg silicate bioceramics for bone tissue engineering
K. N. Toosi University of Technology（肯特·尼约·托伊西理工大学）
本文探讨了钙镁硅酸盐生物陶瓷通过离子掺杂提高性能的方法，证明其在骨组织工程中可超越传统生物陶瓷。
2026-01-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.bio-ph
Vegetable ash as raw material in the production of glasses and enamels, for example the contemporary vegetable ashes from Burgundy, France
植物灰的粉末性质和高碱含量使其成为用作硅酸盐组合物（玻璃、搪瓷和陶瓷）改性剂的理想原料。玻璃历史文献中描述了自古以来它们的使用情况，但对其成分分析的研究仍然有限。我们在这里讨论树木和灌木的灰烬（金合欢树、山楂树、橡树、绿橡树、橄榄木、榆树、白杨、苹果树、葡萄苗）、植物（苔草、蕨类植物、山茱萸）、谷物（小麦、玉米、水稻）、粪便和干草的成分，这些灰烬主要是陶工D兄弟在泰泽（法国索恩-卢瓦尔省）附近的Maconnais收获的。蒙特莫林。碱改性剂（Na 2 O，K2 O），碱土金属（CaO，MgO）和二氧化硅的贡献进行了讨论，鉴于从文献中收集的数据的历史上使用的技术在陶瓷，搪瓷和玻璃的生产。成分的巨大变化通常归因于回收，并受到我们在灰烬分析中获得的非常广泛的成分的质疑。
2010-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.geo-ph
Data-driven prediction of room temperature density for multicomponent silicate-based glasses
密度是最常测量或估计的材料特性之一，特别是对于冶金、地质、材料科学和可持续水泥等许多领域都非常感兴趣的玻璃和熔体。这里，两种类型的机器学习（ML）模型（即，随机森林（RF）和人工神经网络（ANN））已被开发用于预测CaO-MgO-Al 2 O3-SiO2-TiO 2-FeO-Fe 2 O3-Na 2 O-K2 O-MnO（CMASTFNKM）组成空间中的玻璃的室温密度。结果表明，RF和ANN模型对玻璃密度的预测精度较高，在15%的测试集上，R2值、RMSE和MAPE分别为0.96-0.98、0.02-0.03 g/cm 3和0.59- 0.79%，比基于离子填充比的经验密度模型更准确（R2值、RMSE和MAPE分别为~0.28-0.91、~0.05-0.15 g/cm 3和~1.40- 4.61%）。此外，玻璃密度被证明是一个可靠的反应性指标的范围内的CaO-Al 2 O3-SiO2（CAS）和火山玻璃，由于其强相关性（R2值以上~0.90）的平均金属-氧离解能（结构描述符），这些玻璃。对来自这些模型的预测密度-组成关系的分析（对于选定的组成子空间）表明，ANN模型表现出一定水平的可转移性（即，外推到数据库中未覆盖（或覆盖较少）的组成空间的能力），并捕获已知特征，包括（CaO-MgO）0.5-（Al 2 O3-SiO2）0.5玻璃的混合碱土效应。
2022-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
