改性剂及高密度聚乙烯插层和剥离蒙脱石的分子动力学模拟

为研究高密度聚乙烯/有机改性蒙脱石(PE-HD/OMMT)复合材料中改性剂及PE-HD对蒙脱石(MMT)插层和剥离的影响,采用分子动力学方法模拟了OMMT中不同负载量的十八烷基三甲基氯化铵阳离子(OTAC+)在MMT中的排列方式以及对MMT插层的影响.此外,搭建了PE-HD/OMMT复合材料模型,编写MS Perl脚本...     

飞秒激光烧蚀黑索今的分子动力学模拟

利用飞秒激光的超短脉冲时间和超高能量密度的特点,可以实现对炸药的精密加工和纳米含能材料的制备。深入认识飞秒激光烧蚀炸药机理是发展飞秒激光加工技术的基础。采用反应分子动力学方法,基于ReaxFF/lg反应力场,对不同飞秒激光能量作用黑索今(RDX)过程进行分子动力学模拟,分析RDX初始分解反应路径、粒子扩散逃逸特征,研究不同飞秒激光能量作用下RDX的烧蚀机制。结果表明：在不同飞秒激光能量作用下,RDX的烧蚀机制不同。当激光能量较高时(激光能量1.0 mJ/pulse,激光能量密度51 J/cm²),RDX瞬间发生分解反应,产生高温高压等离子体,产物中有大量的单原子、离子以及小分子产物;当激光能量较低时(激光能量0.2 mJ/pulse,激光能量密度10.2 J/cm²),RDX主要以完整分子形式气化扩散逃逸,炸药以光机械烧蚀机制去除;在飞秒激光烧蚀炸药过程中,逃逸的粒子速度极高,粒子难以向未烧蚀区域传递能量,不会引发热扩散效应,因此能够实现对炸药的冷加工。     

橡胶纳米复合材料计算机模拟研究进展与挑战

总结了作者课题组采用分子动力学模拟研究橡胶纳米复合材料目前取得的主要进展,包括不同几何形状的纳米颗粒在橡胶基体中的分散机理、颗粒与橡胶分子链间的界面结合(聚合物玻璃化层是否存在)、颗粒对应力应变增强机理、碳纳米弹簧的引入对橡胶粘弹性的调控以及橡胶纳米复合材料非线性行为(Payne效应)产生的机理。模拟结果表明,存在一个最佳界面相互作用与接枝密度以实现纳米颗粒均匀分散;对于片状颗粒,在类似氢键界面相互作用时,存在聚合物玻璃化层。静态力学增强来自于两个方面:一是颗粒诱导分子链取向与排列,二是分子链吸附临近颗粒形成桥链在大变形下的有限链伸长。同时发现,碳纳米弹簧的加入会明显降低复合材料的滞后损失,并且得出纳米颗粒直接接触聚集与由分子链同时吸附多个颗粒成网对Payne效应非线性行为均有贡献。这些基础问题的澄清,将为制备动静态力学性能兼顾的橡胶纳米复合材料提供重要科学依据与理论指导,进而实现我国轮胎制品的高性能化与绿色化。最后针对橡胶纳米复合材料多层次多尺度结构与性能关系,简要评述了计算机模拟研究存在的挑战。