198.第198章 电子界面反应迁移模型（1/2）

第198章 电子-界面反应迁移模型

终究，想要轻松地就把固态锂硫电池给搞出来，是一件不可能的事情。

就目前科学界的理论而言，对于固态电解质这种东西还有相当多没有搞懂的东西。

特别是发生在界面上的一些过程。

而【界面】，也是属于化学和物理的一个共同概念。

界面通常指的是两种不同相之间的边界或接触区域，比如任意不同的相态、物质或材料之间接触的领域。

这个概念存在于固体、液体、气体的各种组合之间。

特别是对于电池领域，电极和电解质是不同的材料，而材料不同，各种性质也必然存在不同。

于是在界面处，这些差异就会导致物理和化学性质的梯度变化，如电势、浓度和结构等等的差异变化。

自然而然，对于不同材料之间的界面，也就带来了不同的问题。

“不过，虽然这些材料看似不同，但最终的问题，也不过都反应在电子上面罢了。”

办公室中，萧易低头思考着。

就像是他曾经搞出来的绝对电子性原理。

弱力、强力、引力，和材料都没有太大的关系，在日常生活和常规实验条件之下，材料的本质都是电磁相互作用力。

“用绝对电子性原理来计算界面上的电子、离子迁移的问题，倒是相当合适，但是又缺乏了一些针对性。”

手中的笔在草稿纸上不停的写着，直到最后萧易摇摇头。

“当初的绝对电子性计算只考虑了相对简单的情形，主要集中在同种材料中，对于这种发生在两种复杂材料之间的界面问题，确实是有些力有不逮。”

“缺乏一种能够简单地将界面问题简化的理论……”

“唔，目前倒是有一个空间电荷层理论，但是还并不够完善。”

“此外，还有一些相关的概念。”

萧易微微眯起眼睛，然后在草稿纸上将各种相关的概念写在了上面。

空间电荷层、界面电阻、界面电容、界面相互扩散模型……

各种不同的概念，要如何将它们结合起来呢？

忽然萧易目光一动，将目光集中在界面相互扩散模型的上面。

“对了，反应-扩散方程！”

【u/t=d^2u+r(u)】

在草稿纸上写下了这个式子。

这是一种偏微分方程，和ns方程类似，而ns方程能够描述流体中分子的各种行为，而反应-扩散方程则用于描述系统中化学物质的扩散和反应过程。

同样的，对于界面上发生的离子迁移过程，其也能够进行很好的描述。

萧易眸中微亮，在草稿纸上开始了推演。

“现在假设有一个界面反应系统，其中物质a在界面处通过扩散和反应转化为物质b……”

【对于物质a的浓度ca(x，t)，反应-扩散方程为：ca/t=da^2ca-kca。】

【对于物质b……】

随着整张草稿纸被他写满，他手中的笔终于停了下来。

“这样一来的话，套用这个过程，我就可以开始建立一种能够描述电极和电解质之间的模型了！”

【对于每种离子i，可以写出如下反应-扩散方程：ci/t=di^2ciji+ri(ci，)】

【这里，ji是第i种离子的通量，可以用奈斯特-普朗克方程表示：ji=di(ci+(zif/rt)ci)】

“嗯……电势的分布可以通过泊松方程求解。”

“然后是界面条件，对于我当前研究的电极和固态电解质之间……现在假设界面处的反应为……”

随着萧易的不断推导，一个越发完整的模型便逐渐呈现在草稿纸上。

直到最后，完整的模型被他推导了出来。

“唔，这应该只能算是一个初级模型，还有相当多的东西没有考虑进去。”

“如果能够将绝对电子性原理也容纳进去的话，或许还能够让这个模型变得更完善。”

“但是，还是欠缺了一点针对性……”

针对性，也就是对于界面反应的针对性，现在的模型，适用的范围还是比较大了些，不够精确。

就像是ns方程中，也延伸出了描述管流的哈根-泊肃叶流动，还有描述两平行平板间的库埃特流动等。

不过，这个问题对于萧易来说，并不成问题。

他开始回忆起之前利用材料掌握观摩固体电解质时的场景。

仔细回想起那微观世界中的种种不同之处。

忽然，他眼前一亮，随后立马取来了一张新的草稿纸，开始在上面继续起了新的推演。

时间渐渐过去。

直到数个小时后，当天色渐渐黑下来后，萧易才再度抬起头，露出了微微的笑容。

“嗯……大致上完成了。”

“正如我之前所想的那样，即使是界面的反应，终究也是电子的行为。”

“电池之中，无论是氧化反应，又或者是还原反应，都不过是电子得失的过程。”

“所以……”

萧易淡然一笑。

借用了绝对电子性计算中的一部分灵感，他将原本经过他改进的反应-扩散方程进行了更进一步的优化。

传统的反应-扩散方程无法充分描述电子的量子迁移行为，为此，他费了相当多的时间来求解电子在界面处的薛定谔方程，最终得到了一个足够精确的解。

根据这个精确解，就等同于得到了电子波函数的精细结构，这些波函数描述了电子在不同能级上的状态和空间分布。

利用这样的精细结构，他重建了刚才的反应-扩散模型，将其改进到可以精准描述电子的量子隧穿效应和库仑相互作用的程度，这样一来，就能够对实际界面反应过程进行更加完整的模拟。

“不过，这还不够……”

萧易看了一眼剩下的那部分。

界面处的态密度同样是影响电子迁移的关键因素，如果能够将态密度也包含进去，这个模型才算是将绝对电子性原理中的核心部分容纳进去。

“但计算态密度，就需要用到计算模型了。”

这个可就不是萧易人力能够算的了——当然，让他计算下去也是可以算，不过能够交给计算机的过程，还是交给计算机吧。

“至于这个结论……先就命名为电子-界面反应迁移模型吧。”

萧易微微一笑，随后他便要打算前往机房。

态密度的计算，需要用到计算机，而他们实验室，当然也是有服务器的。

不过就在这个时候，办公室的门被敲响。

他的助理王豪走了进来。

“萧主任，隔壁等离子体所的赵所长刚才打电话过来，说是想约您明天见上一面。”

“等离子体所？”

萧易一怔。

等离子体所的人来找他是干嘛？

不过他还是先点了点头，说道：“我知道了。”

“另外，机房那边没人用吧？我现在要用一下。”

“现在没有的。”王豪说道。

“那就行，我现在准备用一下服务器。”

萧易点点头。