基于恒应变方法的碳纳米管/聚酰亚胺复合材料的粗粒化力场开发

研究设计了聚酰亚胺(PI)和碳纳米管(CNT)的粗粒化映射方案,基于应变能守恒的恒应变方法获取了CNT/PI复合材料的粗粒化力场参数。利用粗粒化力场参数模拟CNT与PI分子链的拉伸刚度、CNT与PI基体的界面相互作用以及CNT/PI复合材料的杨氏模量,通过比较全原子与粗粒化模拟结果的匹配程度验证了粗粒化力场参数的准确性。探讨了范德华势函数的平衡距离(r0)和势阱参数(D0)对粗粒化模型的密度、CNT与PI基体的界面相互作用以及纳米复合材料的杨氏模量的影响规律。结果表明:所提出的恒应变方法及利用其获得的粗粒化力场参数可以准确还原出纳米复合材料的相关物理性能。r0增加,模型密度减小,D0增加,CNT与PI基体的界面相互作用与纳米复合材料的杨氏模量增大。

不同手性指数和直径碳纳米管增强丁腈橡胶复合材料力学性能的分子动力学模拟

采用Materials Studio分子模拟软件建立了具有不同手性指数和直径的碳纳米管(CNT)/丁腈橡胶(NBR)复合材料的分子模型,同时采用恒应变法对CNT/NBR复合材料的力学性能进行了计算,并研究了CNT的手性指数和直径对CNT/NBR复合材料力学性能的影响。结果表明,相比于扶手椅型CNT和锯齿型CNT,螺旋型CNT对CNT/NBR复合材料力学性能的增强效果最好;随着CNT直径的增加,CNT对CNT/NBR复合材料力学性能的增强效果不断减弱。