H-POSS表面润湿性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了水滴在多面体低聚倍半硅氧烷(H-POSS)固体表面的润湿性能,H-POSS分子和水分子分别采用COMPASS力场和SPC力场模型。模拟得到H-POSS基体密度为1.84g/cm~3,且X射线衍射模拟发现基体具有明显衍射峰,表现出晶体特性,说明COMPASS力场适用于H-POSS基体的构建与研究。H-POSS表面水接触角的模拟值为104.9°,具有疏水性能。通过直接水解法由三氯硅烷(HSiCl_3)实验合成出H-POSS样品,傅立叶红外表征(FT-IR)发现,在2260、1142和871cm~(-1)波数位置出现吸收峰,证实了所合成的样品为H-POSS。其表面水接触角的实验值为109.3°,与模拟值的相对误差仅为4%,说明分子动力学方法可应用于计算H-POSS材料表面润湿性。模拟结果还表明体系温度影响H-POSS材料的表面润湿性,增大体系温度,表面疏水性能降低。     

类弹性蛋白多肽的分子动力学研究

类弹性蛋白多肽因其具有特殊的相变性质,故而在重组蛋白纯化方面展现出良好的应用前景,对其发生相变的机理进行研究具有重要意义.本文利用同源建模的方法构建了类弹性蛋白多肽的三维结构并进行能量优化,之后采用分子动力学模拟手段,在300 K～400 K间5个不同温度下,对含有100个氨基酸残基的类弹性蛋白多肽[KV8F-20]各进行了6 ns的模拟.模拟过程中,类弹性蛋白多肽发生疏水缩聚,初始结构变得更加紧凑,且温度越高折叠程度越大.水分子在类弹性蛋白多肽的相变行为中起到关键作用.经分析,结果发现疏水作用与水的排出在类弹性蛋白多肽发生相变过程中起到关键作用,类弹性蛋白多肽随着温度的升高,在疏水作用驱动下,其构象折叠程度因疏水缩聚而变得更大.此外,比较不同温度下蛋白的缩聚程度,推断类弹性蛋白多肽在375 K左右发生相变,这与实验观测的结果基本吻合.据此,推测该类弹性蛋白多肽变温度范围约为95℃～102℃.这对后续调控类弹性蛋白多肽的相变具有指导作用.     

HEDP及其取代物对碳酸钙阻垢机理的研究

采用分子动力学方法,模拟计算了阻垢剂HEDP及其取代物与方解石(104,(102),(202),(113)面的相互作用,计算并分析了阻垢剂与方解石(104),(102),(202),(113)面作用的相互作用能,包括结合能,库仑能和范德华作用能.并且分析了方解石(104)晶面上的钙离子与阻垢剂中双键氧原子、整个(104)晶面与阻垢剂中所有氧原子之间和整个(104)晶面与整个阻垢剂分子之间的对关联函数,结果表明:阻垢剂分子中的氧原子与碳酸钙的Ca2+形成的离子键对吸附起到了主要作用,同时阻垢剂与晶面间存在较弱的范德华力相互作用,阻垢剂与各晶面的的结合能强弱顺序为(102)＞(202)≥(113)≈(104).苯环的大π键有利于阻垢效果的提高.     

芘功能化单分子层荧光薄膜荧光猝灭机理的分子动力学研究

实验证明,芘功能化单分子层荧光薄膜的荧光能被溶液中的硝基苯显著猝灭,为了找到猝灭的根本原因,本文采用分子动力学模拟方法来研究猝灭的机理.模拟结果表明,该薄膜在真空环境中,一对芘环中心的距离分布在(4～10)A之间,且主要是在5.3 A左右,该距离正适合于形成芘激子.当把硝基苯分子加入到该薄膜中时,我们发现芘分子在这一距...     

（RbCl）108离子簇均相成核的分子动力学研究

分子动力学模拟测得熔融（RbCl)108离子簇在300K至600K温度时凝固的成核速率大于10^35m^-3s^-1,用均相成核的经典理论加以分析,估算得氯化铷离子簇的固液界面自由能σalT^1.4,用Grunasy提出的扩散界面理论加以分析,估算得扩展界面厚度约为0．195nm,σalT^0.97,2个理论在实验温度范围内没有明显判别,且均能较好地分子动力学模型的结果,但预测的较高温度下的成核速率有比较显著区别,因此进一步地研究将有助于鉴别它们。     

分子模拟在聚合物膜研究中的应用

简要回顾了近15年来分子模拟在各种聚合物膜研究中的应用,分析了它为宏观实验现象提供的新解释以及给聚合物膜的改性和设计研究工作带来的新思路,同时也对当前计算条件下模拟中存在的问题进行了探讨。     

液体壁面滑移的分子动力学研究

以平行板间液氩的Poiseuille流为例,用分子动力学模拟的方法,对壁面润湿性、外部驱动力以及通道宽度影响液体壁面滑移现象进行了研究.结果表明:在疏水性微通道中,液体的流动存在边界正滑移;在亲水性微通道中,在外力较小时,液体的流动存在边界负滑移,即有类似宏观的边界粘滞层存在,而当外力逐渐增大时,边界滑移从负滑移变为正的滑移.液体在不同宽度的微通道中流动时,绝对滑移长度均随外力的增大而变小,并趋向于定值.研究还发现在不同空间大小的通道中,壁面滑移速度随外力的增大而增大的变化存在拐点,在拐点两侧,界面作用的影响不同.     

浸润度对低温下气膜产生的影响

针对气膜在沸腾过程中的低热导率以及能够降低流体流动阻力的特点,应用分子动力学模拟的方法在等温等压系综下模拟了气膜的形成过程,在较低的温度下得到了气膜.通过改变固液界面的接触角来改变固液界面的浸润度,进一步影响气膜的形成.结果表明,超疏水性固体壁面明显能够增强气膜形成,在较低温度下,一般的疏水性界面不能形成气膜,而超疏水性界面能够在较短时间内形成气膜,既可以减小流体流动阻力,又可以防止器件表面温度过高而烧坏.     

线性改变切削深度对单晶铜纳米切削的影响

针对单晶铜纳米切削,利用分数阶微积分理论,建立了切削力主趋势分量对切削深度的依赖模型,以描述非线性的尺寸效应。利用近似熵测度,研究了在不同切削阶段中切削力高频扰动的复杂性。研究表明,在切入阶段,切削力经历了由负值到较大正值的突变,工件材料出现弹性失稳以及初期的弹塑性转变;在切削阶段,切削力的主趋势分量呈现明显的低频峰谷现象和非线性的尺寸效应。通过观测工件材料内部的位错形核及位错运动,详细地解释了切削力在线性改变切削深度条件下呈现这种演变特征的根本原因。     

(Gd2O3)x（ZrO2）1-x（x=0.05-0.15）电解质材料的电导及其分子动力学模拟

为了探讨作为固体氧化物燃料电池电解质材料的可行性,采用交流阻抗谱研究了(Gd2O3)x(ZrO2)1-x(x=0.05-0.15)固体电解质材料的晶粒电导率,并通过分子动力学方法模拟了Gd2O3掺杂ZrO2固体电解质材料的动力学行为,计算并分析了温度和Gd2O3掺杂量对体系离子传导性能的影响.实验和模拟结果均表明,升高温度能明显增强离子电导性能.当Gd2O3掺杂量为8 mol%时,材料的电导性能取得最优值.