面接触下水合羟乙基纤维素的润滑特性研究

以羟乙基纤维素(HEC)作为水基润滑添加剂,研究面接触条件下HEC润滑液的润滑特性。采用红外光谱仪分析HEC化学组成,结合分子动力学模拟分析HEC与水分子的相互作用,采用白光干涉三维表面形貌仪测量试样的表面形貌,借助微摩擦磨损试验机(UMT-2)探究转速、载荷、质量分数对润滑液润滑特性的影响。结果表明:HEC可以与水分子形成中、高强度的氢键;转速变化在摩擦副入口处对润滑液的成膜过程产生影响,进入摩擦副的润滑膜可以保持稳定的润滑状态,摩擦因数随转速增大几乎不变;增大载荷,润滑液在摩擦副间分布更加均匀,提升润滑性能,摩擦因数随载荷增大而减小;随润滑液质量分数增大,摩擦因数先减小后增大,质量分数为1.00%时摩擦因数最小。提出羟乙基纤维素水基润滑模型,模型包括水分子层和水合羟乙基纤维素层,其中水合羟乙基纤维素层起主要作用。     

基于分子模拟技术研究来源于嗜热地衣芽孢杆菌葡聚糖酶的活性位点

为研究来源于嗜热地衣芽孢杆菌葡聚糖酶与底物的识别机制,本文通过利用分子对接、分子动力学模拟和MM-PBSA计算的方法研究了葡聚糖酶与二聚糖小分子之间的作用机制,试验结果表明,葡聚糖酶与底物的接触数较大并且距离较少,这说明其结合较为紧密;通过能量拆分,我们可以得出,Gly46、Leu63、Gln67、Tyr68、His73、Thr124、Gly125和Gln129是对结合二聚糖的关键氨基酸残基,并且His73和Thr124与二聚糖分子形成了较为稳定的氢键,这将有助于葡聚糖酶与底物的结合。本研究以期为葡聚糖酶分子结构后续的理性改造和高效利用提供有力依据。     

石墨烯生物毒性的计算机模拟研究进展

石墨烯是一种由平整的单层碳原子密集堆积成二维蜂窝晶格的碳纳米材料，具有优异的光学、电学、力学等特性，在生物医药、材料学等领域具有重要的应用前景。随着石墨烯在以上研究领域的广泛应用，其生物安全性问题也备受关注。尽管有大量研究表明石墨烯的生物相容性较好，但是部分研究却发现石墨烯具有一定的生物毒性。石墨烯粒径小，容易通过皮肤进入体内，可能与蛋白质、脂质或核酸等生物大分子相互作用。近年来，由于计算机模拟技术具有成本低、安全性高、易获得实验无法获取的动态结构等优势而被广泛用于生物、化学、制药等领域。本文综述了石墨烯与细胞膜、蛋白质和DNA等生物大分子相互作用的计算机模拟研究进展，从而评估石墨烯可能存在的生物毒性，为石墨烯的生物安全性评价和生物医学应用提供了参考。     

模拟3种有机膦系阻垢剂与方解石(104)面的相互作用

通过pH曲线实验研究了乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP),己二胺四亚甲基膦酸(HDTMP)和二乙烯三胺五亚甲基膦酸(DTPMP)对碳酸钙垢的阻垢性能,在相同的加药浓度下阻垢性能强弱顺序为:DTPMPEDTMPHDTPM。同时采用周期性边界条件下的分子动力学方法,模拟研究了在水分子存在条件下各阻垢剂与方解石(104)面的相互作用,得到了相应的结合能和原子间距离等参数。结果表明:阻垢分子膦酸基团中的双键氧与碳酸钙中的Ca~(2+)形成的强静电相互作用力对吸附起了主导作用,同时膦酸基团中的氢与晶面中的氧形成了氢键,加强了吸附效果。综合考虑各分子在晶面(104)上的吸附效果,其结果与实验相符合;从分子中膦酸基团作用个数也可看出,HDTMP只有一个膦酸基团靠近晶面,因此作用力也是最弱的。     

DNTF/HATO混合体系安全性及分子动力学模拟

为了研究3,4–二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)与5,5'-联四唑-1,1'-二氧二羟胺(HATO)混合炸药安全性能,对DNTF临界直径和不同比例的DNTF/HATO混合体系的撞击感度、摩擦感度、冲击波感度、热感度的变化规律进行了研究。结果表明:DNTF单质炸药临界直径约为0.2 mm。当HATO的含量小于等于55%时,混合体系的特性落高随HATO含量的增加线性增加;摩擦感度随HATO含量的增加线性减小。混合体系的冲击波感度在HATO含量小于等于50%时与DNTF相当,当HATO含量达到55%时有所改善,隔板值G50降低5 mm左右。DNTF和HATO混合后,HATO的热分解温度会由243.7℃降低到230℃左右。采用Dreiding力场对DNTF/HATO混体系分子动力学模拟得到,随着HATO含量的增加,DNTF分子中五元环与NO_2相连的C—N键、五元环中的C—O键的键长呈现下降的趋势,说明DNTF、HATO形成混合体系后,结构稳定性有所提高。     

不同水含量下氧化石墨烯改性水泥材料界面性能的模拟研究

水含量会影响硅酸盐材料的机械性能.本文采用分子动力学方法(Molecular Dynamics,MD),研究了0％ 、50％ 、100％ 三种水含量下氧化石墨烯/托贝莫来石(GO/C-S-H)界面的机械性能.研究发现界面连接主要由Caw-Os(C-S-H硅链中的氧原子)、Caw-Ocoo(氧化石墨烯表面去质子化的羧基)、Caw-Ooh(氧化石墨烯表面的羧基)、Caw-Ooo(氧化石墨烯表面的环氧基)以及界面氢键组成,其中Caw-Os和Caw-Ocoo在受到水分子影响时比较稳定,而Caw-Ooh、Caw-Ooo在受到水分子影响时化学稳定性会下降.不同水含量模型的单轴拉伸结果表明,界面机械性能会随着水含量的增加而降低,界面应力最大值从1.1 MPa下降到0.7 MPa.     

NR/CIIR/TPI共混物相容性及力学性能的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)方法计算了不同聚合度的天然橡胶(NR)、氯化丁基橡胶(CIIR)和杜仲胶(TPI)的溶解度参数,分析了体系的相容性;模拟研究了NR/CIIR/TPI共混物的力学性能。结果表明,添加30份以内的TPI可以降低模量,改善共混物的力学性能。     

甲烷的自扩散系数的分子动力学模拟研究

运用分子动力学模拟方法研究了甲烷在较宽温度和压力范围的分子自扩散系数。结果表明,甲烷自扩散系数的模拟值与文献实验值吻合得较好。因此,可以采用分子动力学模拟来代替实验,获得高温高压条件下实验难以测量的甲烷自扩散系数。     

分子动力学方法在高熵合金研究中的应用现状与展望EI北大核心CSCD

高熵合金是一种由多种元素以等摩尔比或近等摩尔比组合形成的单相固溶体,其优异的综合性能(如高强度、高硬度、高耐磨、高韧性、耐腐蚀、耐磨损等)引起了研究工作者们的广泛关注。分子动力学通过研究高熵合金的晶体结构、缺陷生长和位错运动来解释其优异的性能,进而揭示高熵合金的变形和强韧化机制。本文综述了分子动力学方法在高熵合金力学行为、摩擦磨损、纳米压痕、辐照损伤、热稳定性、薄膜生长等方面的研究进展,然后对分子动力学指导合金设计、提高势函数的精度、扩大原子尺度规模、实现多尺度统一计算以及模拟结合实验等未来的发展方向进行了展望。