富勒烯作為一類輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高模量的納米材料,具有優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)。富勒烯是完全由碳原子構(gòu)成的中空分子,根據(jù)其所含碳原子數(shù)的不同形狀呈現(xiàn)球形、橢球形、柱形或管狀。C₆₀是富勒烯家族中豐度最高也是最容易獲得的一種分子構(gòu)型,C₆₀是由60個(gè)碳原子構(gòu)成的20個(gè)六元環(huán)和12個(gè)五元環(huán)鏈接組成的具有30個(gè)碳-碳雙鍵的空心球狀分子,與石墨烯存在同樣的碳的六元環(huán)結(jié)構(gòu)。根據(jù)C₆₀以上結(jié)構(gòu)特點(diǎn),本文提出了富勒烯球增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料構(gòu)型,通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)方法研究了富勒烯球增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料的力學(xué)及熱學(xué)性質(zhì)。本文首先構(gòu)建了富勒烯球增強(qiáng)體分子模型,通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)方法模擬環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑的實(shí)際固化過(guò)程得到了交聯(lián)環(huán)氧樹(shù)脂單胞模型,將富勒烯球嵌入到環(huán)氧樹(shù)脂基體中得到了富勒烯球增強(qiáng)復(fù)合材料單胞模型,并對(duì)所得到的模型進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。通過(guò)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂單胞模型和復(fù)合材料單胞模型的密度分布曲線以及全原子徑向分布函數(shù)曲線進(jìn)行對(duì)比分析,研究發(fā)現(xiàn)C₆₀的添加會(huì)降低材料的密度,提高材料內(nèi)C-H共價(jià)鍵和C-O共價(jià)鍵分布的概率密度。之后研究了富勒烯球增強(qiáng)復(fù)合材料... 

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碳納米管從樹(shù)脂基體拔出分子動(dòng)力學(xué)模擬過(guò)程[64]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文14對(duì)應(yīng)于模擬模型幾個(gè)到幾十個(gè)納米。描述一個(gè)分子體系，最基本的動(dòng)力學(xué)參數(shù)包括粒子的位置，粒子的速度，粒子的受力以及時(shí)間δt。分子動(dòng)力學(xué)模擬的一般過(guò)程包括模型的構(gòu)建、動(dòng)力學(xué)模擬過(guò)程、結(jié)構(gòu)性能計(jì)算以及結(jié)果分析。通過(guò)分子模擬軟件構(gòu)建單胞模型，然后將單胞模型導(dǎo)入分子動(dòng)力學(xué)軟件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬，并通過(guò)物理規(guī)律計(jì)算結(jié)構(gòu)性能，最后將模擬結(jié)果導(dǎo)入后處理軟件做可視化分析。本文利用分子模擬軟件MaterialStudio建模，運(yùn)用開(kāi)源分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件Lammps進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，使用可視化及后處理軟件Ovito對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析。具體流程如下圖所示：圖2-1分子動(dòng)力學(xué)模擬流程2.2分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算方法分子動(dòng)力學(xué)模擬把多體系統(tǒng)中的每一個(gè)原子視為在其他原子核和電子所構(gòu)成的勢(shì)場(chǎng)中按照經(jīng)典牛頓運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，所以經(jīng)驗(yàn)勢(shì)場(chǎng)的選擇對(duì)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性尤為重要。求解牛頓運(yùn)動(dòng)方程時(shí)，需要模擬體系給出初始條件和邊界條件來(lái)求出定解，因此初始條件、邊界條件同樣非常重要。在整個(gè)模擬過(guò)程中，多體體系要保持一定的穩(wěn)態(tài)環(huán)境，來(lái)求解出穩(wěn)定的結(jié)果，所以要對(duì)體系設(shè)定系綜，選擇性控制體系的分子數(shù)、體積、溫度、壓強(qiáng)等參數(shù)。因此在做分子動(dòng)力學(xué)模擬前，要選擇適合的勢(shì)嘗準(zhǔn)確的初始條件和邊界條件、以及選擇適合的系綜才能做出準(zhǔn)確的模擬結(jié)果。2.2.1力場(chǎng)勢(shì)函數(shù)是多體體系中任意原子受到其他原子核和電子合力作用組成的勢(shì)場(chǎng)的數(shù)學(xué)描述。對(duì)于含有不同元素類型的多體體系，勢(shì)函數(shù)的選擇要可以包含體系中所有類型的元素，并對(duì)不同類型的原子分配鍵系數(shù)、二面角系數(shù)、面系數(shù)以及

代步數(shù)，而且可以提高模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性，消除原體系中因?yàn)槟芰考写嬖诘牟缓侠淼男螒B(tài)。在做分子模擬時(shí)，有時(shí)候模擬的體系非常龐大，分子模擬為結(jié)果的精確性要統(tǒng)計(jì)體系中每一個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這就將引入極大的計(jì)算量。為了減少計(jì)算量提高計(jì)算效率，而要模擬的體系又正好是均質(zhì)的或者體系內(nèi)含有基本重復(fù)單元，就可以通過(guò)周期性邊界來(lái)做簡(jiǎn)化處理。通過(guò)提取體系中的重復(fù)單元建立模擬單胞，并對(duì)單胞賦予周期性邊界。這樣就能通過(guò)對(duì)較小的單胞做分子動(dòng)力學(xué)模擬來(lái)計(jì)算多體體系的性質(zhì)。通過(guò)提取重復(fù)性單元做周期性簡(jiǎn)化的示意圖如圖2-2所示。圖2-2周期性單胞選取示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]先進(jìn)航空樹(shù)脂基復(fù)合材料研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 益小蘇,張明,安學(xué)鋒,劉立朋.  工程塑料應(yīng)用. 2009(10)



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