水及其溶液摩擦的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、隨著微納米電子機(jī)械系統(tǒng)(nano/micro-electro and mechanical systems，N/MEMS)的發(fā)展及其在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用，研究物質(zhì)在納米尺度下的特性顯得日益迫切和重要。近十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)MEMS系統(tǒng)的摩擦學(xué)問(wèn)題，開展了相對(duì)廣泛的研究和探索，研究工作主要集中在MEMS系統(tǒng)微接觸表面間摩擦、磨損及粘著行為，納米尺度上表面改性和分子超薄膜潤(rùn)滑等方面。物質(zhì)在納米尺度下的物理性質(zhì)及其對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)會(huì)有很大的變

2、化。在納米尺度下，尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)對(duì)力學(xué)行為產(chǎn)生本質(zhì)的影響，導(dǎo)致納米力學(xué)性能與宏觀結(jié)構(gòu)有著根本的差別，因此微型機(jī)械構(gòu)件的力學(xué)特性、摩擦行為會(huì)在更大程度上受到物質(zhì)所處的環(huán)境、表面力等各種因素的影響，其中物質(zhì)的摩擦及潤(rùn)滑行為是非常重要的一個(gè)方面。 本文闡述了納米電子機(jī)械系統(tǒng)利微納米摩擦學(xué)研究的進(jìn)程后，介紹了分子動(dòng)力學(xué)(Molecular dyhamics，MD)模擬的基本原理并討論了分子動(dòng)力學(xué)模擬方法的詳細(xì)步驟，對(duì)各種分子動(dòng)力學(xué)方

3、法的分類和運(yùn)用場(chǎng)合進(jìn)行了說(shuō)明。 在此基礎(chǔ)上對(duì)體態(tài)水進(jìn)行了模擬，通過(guò)徑向分布函數(shù)、密度等參數(shù)的模擬值與實(shí)驗(yàn)值的比較，證明了我們模擬程序的正確性，為后面進(jìn)行雙電層懟納米流體潤(rùn)滑與摩擦影響的模擬奠定了基礎(chǔ)。 采用分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)帶電和不帶電兩硅板之間的水分子潤(rùn)滑薄膜進(jìn)行模擬研究，通過(guò)加雙電層的水分子薄膜潤(rùn)滑與未加雙電層薄膜潤(rùn)滑摩擦屬性的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)摩擦系數(shù)在存在雙電層的情況下比未加雙電層時(shí)要小，兩極相對(duì)滑動(dòng)速度對(duì)摩擦系數(shù)的影響與