冲击动态加载下水的瞬态拉曼光谱与亚稳态结构研究.pdf

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1、Ｉ论文超呂：冲击动态加载下水的僞态拉曼光谭与亚稳态结构聰－－……．—。下＾獅Ｍ国内图书分类号：０４的密级：公开国际图书分类号：５３８．９西南交通大学研究生学位论文冲击动态加裁下水的瞬态拉曼光谱与亚稳态结构研究■年级２００８级—姓名孙燕云申请学位级别博壬专业一般力学与力学基础—指导老师刘福生教授■二零一五年Ｈ月ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：０４６９Ｕ．Ｄ．Ｃ：５３８．９ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ＾ＤｏｃｔｏｒＤｅｇｉｅｅＤｉｓｓ

2、ｅｒｔａｔｉｏｎＳｏｎｔａｎｅｏｕｓＲａｍａｎＳｅｃｔｒａａｎｄＭｅｔａｓｔａｂｌｅＰｈａｓｅｐｐｏｆ－ＳｈｏｃｋｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄＷａｔｅｒＧｒａｄｅ：２００８Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＳｕｎＹａｎｕｎｙＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＤｏｃｔｏｒＳｅｃｉａｌｉｔ：ＧｅｎｅｒａｌＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｙＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＬｉｕＦｕｓｈｅｎｐｇＮｏｖ．２０１５西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、

3、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可Ｗ将本文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１□，在年解密．保密后适用本授权书；２．不保密ｆ／，使用本授权书。＂＂（请在Ｗ上方框内打Ｖ）学位论文作者签名：指导老师签名：％＾＾／．、Ｉ曰期：期（心谷：＾＾ｒ兴／ｒ：／／．曰西南交通大学博±学位论文创新性声明，本人郑重声明：所呈交的学位论文是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果，。

4、除文中已经注明引用的内容外本文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写，均已在文中作了明确的说明过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：１、采用冲击再冲击加载技术，首次在冰ＶＩＩ的烙化线附近的温压条件下获得水的冲击瞬态拉曼光谱。（参见论文３．４．２节）２、在冲击加载条件下首次观测到水拉曼谱中的低波成分明显增加，从微观层面证实了再冲击加载能够使体系中的氨键效应增强。（参见论文３．４．３节）３、首次在冰ＶＩＩ相的温压区观测到水的冲击瞬态拉曼光谱，发现冲击波诱导结冰一，是种亚稳

5、相结构过程所生成的新相不同于冰ＶＩＩ相。（参见论文３．４节）４、采用从头计算分子动力学模拟方法，在冲击加载实验相近的湿度和压强区域获一－得种具有无定形结构的冰相，发现其振动谱的模拟结果与冲击再冲击状态水的实测３２拉曼谱轮廓相似，且在光谱展宽特征方面也具有相似性。（参见论文４．、５．．２节）５－、Ｈ振动频谱与采用从头计算分子动力学模拟方法，首次揭示出０体系中局域氨键键长分布之间存在关联－Ｈ，支持氨键环境不对称导致两支０伸缩振动谱不对称的观５．３点。（参见论文．３节）学位论文作者签名：巧輿書口曰期？化／／之＾：２西南交通大学博±研究生学位论文第Ｉ页

6、摘要一水是自然界最丰富的物质之，有重要的工业和国防应用。单个水分子（札０）结构虽然简单，但它的凝聚态形式却十分复杂。人们己经发现在静态高皮下水可Ｗ转化为十几种不同结构形式的冰相，却对在冲击动态加载过程中水的结构演变特征了解甚少。冲击波加载过程发生在纳秒时间尺度，在此过程体系的温度和压强变化的速率可能远远超过结晶相变的速率，Ｗ致人们所预期的某些结晶过程可能还没来得及发生，体系的结构将直接演变到某些亚稳态形式。在动态加载过程中水的结构演变途径将对其冲击动为学性质产生重要影响，在设计海洋水下目标的攻击和防护方案时水的动力学特征是必要的物理与为学参

7、量。最近人们研究了水在等蛹加载和准等赌加载（多次冲击加载）过程中的动力学行为和光学透明特性，揭示了水在冲击波诱导下的结晶现象和相变动力学弛豫现象。但是，有关冲击波诱导产生的高压相冰的微观结构和光谱一特性研究还是空白，因而关于水的冲击结晶相的具体结构目前仍然还仅是种推测。瞬态拉曼光谱技术是探测冲击波诱导物质结构相变的最理想实验手段，然而水分子的一拉曼散射截面非常小，其拉曼信号十分微弱。多年来，这个技术瓶颈直没有新突破，该科学问题的解决面临挑战。