模拟聚乙烯块体相变和导热的粗粒化模型和势场建立

发布时间：2021-12-10 08:34

　　建立适用于介观尺度聚乙烯块体相变和导热分子模拟的粗粒化模型及势场,并对其进行验证。基于全原子分子动力学模拟结果,采用多态-迭代玻尔兹曼变换法进行粗粒化分子动力学模拟来获得粗粒化势场。结果表明:粗粒化势场采用函数形式的势能描述,易于使用;对比全原子模拟结果,粗粒化势场能够较准确地模拟聚乙烯块体的静态结构性质;聚乙烯块体在300 K和500 K下密度的模拟值与实验值误差小于3%,玻璃化转变温度和熔化温度的模拟值与实验值相符较好;单链聚乙烯导热系数的粗粒化势场模拟值与全原子模拟值较一致,无序聚乙烯块体导热系数的模拟值与实验值吻合较好。研究结果为介观尺度聚乙烯的导热研究提供了一种更高效的模拟方法。 

【文章来源】：材料工程. 2020,48(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

粗粒化模型和势场示意图

式中:?T/?z是z方向的温度梯度;A是垂直于热流方向系统的横截面积。对于单链PE,根据PE晶体单元的结构尺寸[20]得A=0.18 nm2;对于PE块体,A等于模拟系统横截面积。2 模拟结果与讨论

键伸缩势参数l0通过AA-MD模拟的键长概率分布(图3)峰的位置确定。由图3可知,与AA-MD模拟结果相比,CG-MD模拟的键长分布峰的位置吻合较好,而峰宽更窄,这是为了实现准确的单链PE导热系数。在其他键伸缩势能参数确定的条件下,单链PE的导热系数随着αb的增大而单调增大。因此,αb可通过匹配300 K下不同长度单链PE的导热系数的CG-MD模拟值与AA-MD模拟值获得,结果示于图4。由该图可知,CG势场能够准确地描述单链PE的导热。图4 AA-MD和CG-MD模拟中不同—CH2—数的伸直单链聚乙烯的导热系数

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3532256