高分子納米復(fù)合材料拉伸及壓縮的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、高分子納米復(fù)合材料(Polymer Nano-composites，PNC)，一般指分散相尺寸至少有一維小于100納米的復(fù)合材料。與傳統(tǒng)材料相比，PNC具備更為優(yōu)越的力學(xué)性能、阻隔性能、光學(xué)性能、加工性能、電學(xué)性能等，在催化、功能材料等方面有著廣泛的應(yīng)用。值得一提的是，PNC由于其含有納米尺寸的無(wú)機(jī)粒子，能夠同時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)越的增強(qiáng)性能和增韌性能，廣泛用于工程塑料、橡膠工業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。研究PNC的增強(qiáng)增韌機(jī)理，進(jìn)而精確控制和預(yù)測(cè)PNC

2、的宏觀性能成為研究者們亟待解決的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)模擬能夠直觀的描述體系的微觀結(jié)構(gòu)，精確控制納米粒子形狀、大小、質(zhì)量及相互作用等參數(shù)，較好排除外在實(shí)驗(yàn)環(huán)境的影響，是進(jìn)行PNC相關(guān)研究的有力工具。
　　本文利用高分子-納米粒子粗粒化模型，對(duì)高分子納米復(fù)合材料的拉伸、壓縮及平衡態(tài)過(guò)程進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬研究。通過(guò)模擬PNC的拉伸及壓縮過(guò)程，研究納米粒子大小、質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PNC力學(xué)性能的影響及拉伸、壓縮過(guò)程中PNC體系微觀交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的變化。在納米粒

3、子表面積或質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的情況下，小尺寸納米粒子對(duì)PNC的力學(xué)性能增強(qiáng)效果更顯著。對(duì)于含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的小尺寸納米粒子的PNC體系，隨納米粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，其力學(xué)性能增強(qiáng)，但增強(qiáng)程度逐漸減弱，且對(duì)于拉伸過(guò)程的材料增強(qiáng)效應(yīng)，納米粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在最優(yōu)值。在PNC體系中存在高分子-高分子(Polymer-Polymer)、高分子-納米粒子（Polymer-NP）兩種微觀交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，拉伸及壓縮過(guò)程中PNC體系中兩種微觀交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的變化趨勢(shì)不同，PN