非晶線性聚合物形變過程分子動力學仿真.pdf

1、聚合物材料由于其優(yōu)良的性能，被廣泛的應用在人們的日常生活中，也受到了廣大科研者的關(guān)注。但了解聚合物結(jié)構(gòu)與性能之間的復雜關(guān)系至今仍是科研界的一個難題。而AFM，SEM或者X射線衍射圖譜等傳統(tǒng)實驗方法或者只能觀察材料的局部形貌，或者只能獲取整體平均后的物理特性，很難更進一步的明確了解聚合物結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，而且這些方法都無法實現(xiàn)了解材料在受到外力發(fā)生形變過程中內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)變化，以及對形變過程中材料內(nèi)部形態(tài)變化進行實時在線的觀測，而計算機

2、仿真可以解決以上難題，對聚合物形變過程內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行實時觀察。
　　本文利用分子動力學方法研究了非晶線性聚合物形變過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，并研究了時溫等效原理的適用范圍及影響因素，探究了溫度、應變速率、分子鏈長及鏈數(shù)、分子量分布、時間步長等因素對聚合物結(jié)構(gòu)及力學性能的影響。實驗結(jié)果表明，非晶線性聚合物拉伸過程應力-應變曲線出現(xiàn)明顯的彈性形變、屈服、應變軟化、應力硬化區(qū)域，溫度和應變速率升高會使聚合物楊氏模量、屈服強度降低，同

3、時，溫度影響聚合物內(nèi)部鍵長、鍵角、二面角的分布，溫度和應變速率對聚合物形變過程纏結(jié)點、取向度、回旋半徑等物理量產(chǎn)生極大的影響。此外，采用應力-應變曲線標準差的方法、能量分析的方法研究了時溫等效原理的適用范圍及影響因素，并利用這些方法研究了溫度和應變速率對力學性能的影響，實驗結(jié)果表明，非晶線性聚合物的擬合數(shù)據(jù)與WLF方程的適用范圍很好地吻合；同時，溫度和應變速率通過影響鍵長、鍵角、二面角和分子間作用力等結(jié)構(gòu)因素來實現(xiàn)對宏觀力學性能的調(diào)控。