聚合物—粘土纳米复合体系(PCNs)正在逐渐引起学术界和工业界的关注。他们相对于纯聚合物或传统的微观/宏观复合体系有着显著的优势:比如更高的力学模量,更大的强度和隔热能力,更低的气体透过率,更好的生物降解能力等。
荷兰的科学家利用计算机介观模拟技术对聚环氧乙烷(PEO,4类不同聚合度)和高岭石(MMT)组成的纳米复合材料进行了结构形态与性质研究。
他们的模拟分为4步:
(1)普通分子动力学模拟产生体系各组分之间的相互作用能;
(2)将能量值映射到耗散粒子动力学参数;
(3)介观模拟确定体系密度分布与形态;
(4)利用有限元级别的模拟计算相对宏观性质。他们的模拟结果与实验数据吻合的非常好。
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平衡的介观形态 |
(a)四个不同体系的聚合物/水夹层在垂直于MMT的方向上的耗散粒子动力学介观密度示意图; |
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Ref: R. Toth et al, Macromolecules 2009(42):8260
使用软件:Culgi