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氢化锂是一种重要的热核燃料和未来的潜在能源材料,而且电子结构简单易于理论计算,因此LiH晶体及其同位素化合物在高压下各种物理特性的理论和实验研究受到人们高度关注。但以往的状态方程理论计算结果与最新实验数据之间的一致性并不令人满意。文献中的状态方程实验数据主要来自静高压实验,冲击波压缩实验数据公开报道很少,特别是氢化锂冲击压缩下的冲击辐射、冲击温度及其电阻率更很少见到。本文开展了以下工作:
⑴建立了一个物理图像清晰的离子多体关联一压缩模型,它在处理离子间的交换作用势上较其它方法更具优势,这种方法对于计算LiH晶体的状态也更加可靠。由该模型计算给出的LiH晶体的零温高压状态方程与最新静高压实验数据在0-90Gpa压力范围内相吻合,这表明我们建立的模型反映了LiH晶体在高压下的粒子相互作用规律,为进一步研究更高压力下LiH状态方程提供了一种可靠的理论依据;
⑵以二级轻气炮为加载手段,测量了疏松度为97%的氢化锂材料在冲击压缩下的辐射特征并用辐射法测量了它的冲击温度。测量色温结果与热力学温度的理论计算值相比,两者偏差较大。分析认为这种偏差可能是由于疏松非均质材料受冲击压缩后在体内形成大量缺陷或局部熔融区发光所致;
⑶测量了疏松非均质氢化锂材料在冲击压缩下的冲击电阻率。发现氢化锂样品在35-87GPa压力冲击压缩下的电阻率数量级范围是102→101Ω·cm,与所谓的半导体在同一个数量级上。尽管目前对其导电机理尚不清楚,但本文测量结果对了解其结构相变,绝缘体一金属相变及其可逆性,以及导电机理等可以提供重要的实验信息。