分子动力学模拟辅助设计高性能弹性体材料

发布时间：2023-02-16 15:13

　　随着现代工业的发展,弹性体材料已成为材料科学与材料工程学中一个极为重要的研究领域。为了制备性能优异的弹性体材料,建立复合材料的微观结构与宏观性能的关联是关键。由于弹性体材料,特别是弹性体基纳米复合材料,存在着多层次、多尺度的复杂相互作用,使用传统的实验方法很难对其微观结构进行精确的表征,从而无法建立起微观结构和宏观性能之间的定量关系,但随着计算机技术的飞速发展,利用分子动力学模拟方法表征弹性体基纳米复合材料的微观结构以及设计新型弹性体材料成为了可能,并为实验提供指导作用。本文利用分子动力学模拟方法,围绕弹性体材料的微观结构与宏观性能之间的关系,进行了深入细致的研究,得到了几个重要的结果。具体内容如下:(1)设计了六种不同分子链构造(Linear,Branch-2,Branch-4,Branch-10,Star-4和Star-6)。发现对于具有不同分子链构造的纳米复合材料,均出现了过高和过低的界面作用强度导致的纳米颗粒聚集现象,表明纳米颗粒在适当的界面作用强度下有着最佳的热力学稳定分散。在六种分子链构造中,多臂的星型结构和多支链的支型结构更有利于纳米颗粒的分散。与此同时,发现有着最佳纳米...

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题背景
    1.3 弹性体材料的研究进展
        1.3.1 纳米填料在弹性体基体中的分散
        1.3.2 利用分子设计方法制备新型功能性材料
    1.4 分子动力学的模拟方法
        1.4.1 全原子模型
        1.4.2 粗粒度模型
    1.5 论文的研究目的与内容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究内容
    1.6 论文的创新点
    1.7 参考文献
第二章 弹性体分子链构造对纳米颗粒分散及其复合材料力学性能的影响研究
    2.1 引言
    2.2 模型与模拟方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 不同分子链构造对NPs分散的影响
        2.3.2 不同分子链构造对材料力学性能的影响
        2.3.3 末端官能化不同分子链构造后对NPs分散的影响
        2.3.4 末端官能化不同分子链构造链对材料力学性能的影响
    2.4 本章结论
    2.5 参考文献
第三章 纳米颗粒接枝分子链的特性对其分散及力学性能的影响研究
    3.1 引言
    3.2 模拟建模与方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 接枝链长度对纳米颗粒自组装结构规整度的影响
        3.3.2 接枝密度对纳米颗粒自组装结构规整度的影响
        3.3.3 接枝链刚柔性对纳米颗粒自组装结构规整度及其力学性能的影响
        3.3.4 接枝链密度达到极限时对纳米颗粒自组装结构规整度及其力学性能的影响
    3.4 本章结论
    3.5 参考文献
第四章 新型耐低温无结晶环氧化硅橡胶的研究
    4.1 引言
    4.2 模拟方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 不同环氧化含量下环氧化硅橡胶的玻璃化转变温度
        4.3.2 不同环氧基含量下环氧化硅橡胶的构象转变与异质化分布
        4.3.3 不同环氧基含量下环氧化硅橡胶在极端低温环境下的稳定性
    4.4 本章结论
    4.5 参考文献
第五章 新型宽温域硅橡胶的研究
    5.1 引言
    5.2 模拟方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 不同LSC含量下新型硅橡胶的玻璃化温度表征
        5.3.2 不同LSC含量下新型硅橡胶的构象转变以及玻璃化转变温度与二面角转变率的关系
        5.3.3 不同LSC含量下新型硅橡胶的热解温度表征
    5.4 本章结论
    5.5 参考文献
第六章 结论
    6.1 结论
    6.2 未来研究展望
附录
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件



本文编号：3744158