辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐界面行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟(MD)的方法在分子层面上考察辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐(OPES)在油-水界面的界面行为。模拟结果表明:辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐可以大幅降低油-水界面的界面张力,在OPES浓度达到饱和浓度时,系统界面张力仅为3.85 mN·m^-1;OPES中磺酸基是主要亲水基团,具有良好的亲水性;温度在318~373 K时,界面张力由24.63 mN·m^-1下降到17.43 mN·m^-1,这说明OPES具有良好的抗高温性能;当Na⁺浓度在1%~5%的环境下OPES性质稳定,界面张力仅有4.47 mN·m^-1的小幅增加,因此OPES具有良好的耐盐性,并且其对Na⁺的耐盐性能好于对Ca²⁺的耐盐性。     

油水界面上阴/阳离子型复配表面活性剂体系的分子动力学模拟

采油过程中阴/阳离子型表面活性剂复配使用可显著增强驱油效果,对其微观机理的深入研究有助于驱油用表面活性剂的结构优化设计及使用。采用分子动力学方法研究了不同摩尔比的阴离子表面活性剂聚醚羧酸钠(PECNa)和阳离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)复配体系在油水界面上的分子行为和物理性质。结果表明,复配体系比单种表面活性剂体系更有利于降低油水界面张力。不同复配比体系中,两种表面活性剂头基相反电荷间的吸引作用使表面活性剂之间对各自反离子的静电吸引作用减弱,且等摩尔比体系尤为明显。阴离子表面活性剂的亲水头基对阳离子表面活性剂亲水头基形成的水化层内水分子的结构取向无显著影响,反之亦然。通过调节两种离子型表面活性剂的复配比例,可调整油水界面吸附层微观结构,有望降低油水界面张力,提高采收率。     

直链型非离子表面活性剂在油水界面吸附的动态Monte Carlo模拟

用动态Monte Carlo方法模拟了对称性和非对称性直链非离子表面活性剂在油水界面的吸附过程,得到了关于系统达到平衡所需要的时间、界面上吸附的表面活性剂分子数、界面层厚度、系统链节密度分布、油水界面张力等动态和静态信息,讨论了表面活性剂分子的结构和浓度对它们的影响;系统达到平衡所需要的时间与表面活性剂分子的结构和浓度有关,表面活性剂分子结构一定时,系统处于临界胶束浓度（CMC）以下时,平衡时间随浓度增加而增加;表面活性剂分子数目一定,平衡时间与表面活性剂的链长和结构有关;达到平衡以后,系统的链节密度分布关于油水分界面的对称性与表面活性剂分子的对称性有关;直链型非离子表面活性剂的表面活性主要由其结构决定,对于对称性的非离子表面活性剂,链越长表面活性越高,而对于非对称非离子表面活性剂,其对称性越高,表面活性越高;在链长一定的情况下,油水界面张力随着表面活性剂分子浓度的增加而增加,在达到一个稳定值后,不再随着浓度改变而改变.     

复配表面活性剂对油水界面行为和性质影响的模拟研究

含复配表面活性剂的油田废水是一种多组分复杂体系,研究其中的分子作用关系有助于后续废水处理方案的确定。采用分子动力学(MD)模拟方法建立界面模型,通过定义表面活性剂的关键扭转点及相应的分子夹角、定义协同作用能,结合界面处的密度分布函数等性能模拟和界面张力测试结果,多角度分析两类阴阳离子表面活性剂复配对油水界面特性的影响。结果表明,与含单组分表面活性剂的油水体系相比,复配表面活性剂的相反电荷极性头基间静电吸引作用提高了油水界面稳定性;相较于十二烷基磺酸钠/十六烷基三甲基溴化铵(SLS/CTAB)复配体系,十二烷基硫酸钠/十六烷基三甲基溴化铵(SDS/CTAB)中分子间的协同作用可更好地提高体系的稳定性;当复配表面活性剂的配比为8/10~12/6时的油/水界面稳定效果较优、12/6时稳定性最好。研究结果可为石油开采及油水分离方案的确定提供依据。     

复配表面活性剂对油水界面行为和性质影响的模拟研究

含复配表面活性剂的油田废水是一种多组分复杂体系,研究其中的分子作用关系有助于后续废水处理方案的确定。采用分子动力学(MD)模拟方法建立界面模型,通过定义表面活性剂的关键扭转点及相应的分子夹角、定义协同作用能,结合界面处的密度分布函数等性能模拟和界面张力测试结果,多角度分析两类阴阳离子表面活性剂复配对油水界面特性的影响。结果表明,与含单组分表面活性剂的油水体系相比,复配表面活性剂的相反电荷极性头基间静电吸引作用提高了油水界面稳定性;相较于十二烷基磺酸钠/十六烷基三甲基溴化铵(SLS/CTAB)复配体系,十二烷基硫酸钠/十六烷基三甲基溴化铵(SDS/CTAB)中分子间的协同作用可更好地提高体系的稳定性;当复配表面活性剂的配比为8/10~12/6时的油/水界面稳定效果较优、12/6时稳定性最好。研究结果可为石油开采及油水分离方案的确定提供依据。     

表面活性剂在油水界面的吸附行为

简要介绍了液液界面张力的由来,以及降低油水界面张力在石油工业中的意义;重点介绍了影响表面活性剂降低油水界面张力的因素,包括水相、油相、表面活性剂及使用条件。概括总结了类V型、类L型、类倒L型动态油水界面张力曲线,讨论了不同形状动态界面张力曲线与表面活性剂在油水界面处吸附、解吸行为的关系;简述了界面张力曲线形态间的相互转变。     

水分子在白云母表面吸附的分子动力学模拟

作为一种重要的化工分离技术,浮选过程中的固/液界面现象极为重要.利用PCFF_phyllosilicates力场对不同数量的水分子在白云母表面的吸附情况进行了分子动力学研究,考察了原子密度分布、氢键相对浓度分布、径向分布函数、均方位移和表面K⁺密度场等性质.结果表明:水分子达到单层覆盖后,靠近白云母(001)表面的前3层水分子的数目不随水分子的进一步增多发生改变;界面处的水分子比远离表面的水分子排列更为有序;原子密度分布、氢键相对浓度分布结果详细反映了白云母基质对水分子微观影响的"固体效应".研究还表明,表面K⁺在水化条件下移动性差,尤其是z方向流动性最差,K⁺密度场图也证明[Si₄Al₂]^-K⁺结构非常稳定.     

表面活性剂自组装的分子动力学模拟进展

该文关注于分子动力学模拟技术在表面活性剂自组装方面的研究进展,通过对近年来的文献归纳总结,揭示了表面活性剂聚集体常见结构的自组装过程,总结了宏观形貌预测、微观结构刻画、胶束结构转变研究进展,描述了胶束力学和流变等性能;在此基础上明确了分子动力学模拟技术在研究表面活性剂聚集体中存在的问题,如特殊形貌聚集体的形成和转变机理有待深入研究、聚集体形貌转变中弱相互作用的阐释不足、胶体性能研究有待进一步发展;指出了今后发展的方向,包括发展精准分子力场、组装体形貌转变机理、多尺度模拟技术、模拟和实验结合等。     

双亲分子在油水界面的协同效应:Monte Carlo模拟研究

Amphiphile-oil-water system is complicated. The real behavior of amphiphile in the interface is still undnown despite that this behavior is very important in determining the stability of emulsion system. In this paper, the interface properties of amphiphile at oil-water interface were investigated by a square-lattice model Monte Carlo simulation method. The synergistic effect was found for hydrophobic and hydrophilic amphiphile mixture systems; and the synergistic effect disappears or was weakened as the amphiphile at the interface region became dilute with the increasing of temperature.     

冰水界面动态结构的分子动力学模拟研究

为了探究结冰过程冰水界面结构的动态复杂性,利用分子动力学模拟方法构建微观的冰水两相共存模型,研究了冰水两相界面结构随温度和晶面的变化规律。结果表明,当冰水两相达到平衡时,冰水界面结构中存在无序水分子和有序冰晶结构的可逆动态转变,造成了界面结构的不均匀性。在改变环境温度和晶面类型时,冰水界面结构表现出不同的分布规律。在相同的温度下,一次棱柱面和二次棱柱面的界面层厚度比基面的略薄,而棱柱面水分子排列的有序性强,且存在分子间氢键的三维网络重组。当过冷度较大时,界面结构趋于六元环排列的有序状态,界面内无序水分子增多,同时水分子在界面层内的停留时间增长。从分子尺度上阐明了冰水体系界面结构的变化规律,对理解结冰过程和发展控冰技术具有一定的指导意义。     

石墨烯/聚苯胺纳米复合材料界面相互作用的分子动力学模拟

石墨烯具有独特的二维结构和优异的力学、电学性能,将其与聚苯胺复合得到的石墨烯/聚苯胺(Gr/PANI)纳米复合材料在微波吸收、超级电容、电子器件等领域具有广泛的应用前景。为研究Gr/PANI纳米复合材料界面相互作用的微观机理,利用分子动力学方法考察了Gr/PANI体系的相互作用能、相互作用构型以及石墨烯与PANI之间的对关联函数。温度、能量演化曲线和相互作用能分析表明,Gr/PANI体系在较短的时间内达到平衡,Gr/PANI体系为热力学稳定体系。相互作用构型显示PANI分子与石墨烯之间存在较强的相互吸引作用。对关联函数分析表明,Gr/PANI纳米复合材料界面存在近程强非键相互作用,较强的界面相互作用主要源于石墨烯与PANI都具有sp²杂化的π共轭结构。     

ANPyO在不同温度下晶体感度和力学性能的分子动力学模拟

NPT系综下,用COMPASS力场对ANPyO超晶胞及沿其（4,0,-2）晶面切割的两种模型分别进行不同温度（195、245、295、345、395 K）下的分子动力学模拟。结果表明,随着温度的升高,ANPyO引发键最大键长递增,引发键双原子作用能和内聚能递减,这与炸药感度随温度升高而增大的事实相一致,一定条件下它们可作为炸药感度判定的理论依据。获得了5个温度下ANPyO和ANPyO（4,0,-2）的力学性能,从理论上揭示了其力学性能随温度递变的规律。     

Molecular dynamics studies of a model polymer-catalyst-carbon interface

Classical molecular dynamics simulations are performed to obtain insights into structural and dynamical behavior of water and O₂ transport through a model polymer membrane, and at the interface of such hydrated polymer with graphite-supported nanocatalyst platinum particles. Water clustering is observed near the membrane hydrophilic sites constituted by sulfonic groups, which due to their affinity with platinum, are located near the metallic surface. It is found that the diffusion of water through the model hydrated polymer membrane depends strongly on the level of membrane hydration due to contribution from various mechanisms whose relative weights change with the degree of hydration. Possible scenarios for O₂ diffusion are also analyzed.