双电层对纳米流体润滑与摩擦影响的MD模拟 (2.东南大学MEMS教育部重点实验室 南京 210096）

采用分子动力学方法对带电和不带电两硅板之间的水分子润滑薄膜进行模拟研究,通过加双电层的水分子薄膜润滑与未加双电层薄膜润滑摩擦属性的对比,发现摩擦系数在存在双电层的情况下比未加双电层时要小,两板相对滑动速度对摩擦系数的影响与未加双电层时相似,相对滑动速度越大,摩擦系数在一定的速度范围内平稳增大.当速度大于某个数值时,摩擦系数增大变快.两板之间水分子以及离子密度或数目分布在靠近壁面的地方较大,中间密度相对较小.     

TATB和TATB/F2311力学性能的MD模拟

用分子动力学（MD）方法，对钝感炸药TATB（1，3，5-三氨基-2，4，6三硝基苯）及其与氟橡胶（F2311）所构成的高聚物粘结炸药（PBX），在COMPASS力场中进行周期性模拟计算，求得其弹性系数、模量和泊松比，发现在TATB中添加少量氟橡胶（F2311）能有效改善其力学性能。     

Observation and computer simulation of multicomponent chemical short-range order （MCSRO） for the bulk metallic glasses

The atomic configuration of chemical short-range order (CSRO) for the Zr-base metallic glasses was investigated by using nano-diffraction and high resolution transmission electronic microscopy (HRTEM) technology with a beam size of 0.5 rim. It is illustrated that the pattern of atomic configuration of CSRO might have various compound counterparts because of the chemical interaction of bonding atoms. Some atomic configuration of MCSRO is similar to the icosahedral structure with 10-fold symmetry of very weak spots. In deed, the nano-beam technology could clearly detect the evolution of atomic configuration in nanometer scale during the transformation from the metallic melt to the primary crystallization. The local atomic configuration of CSRO is also investigated by molecular dynamics simulation (MD) for the Zr2Ni compound in a wider temperature range. The CSRO in the melt could be pictorially demonstrated as distorted coordination polyhedron of the compound structure and/or the structure similar to cubo-octahedron analogs. The MD simulation illustrates that the atomic packing of long-range order disappears just above the melting point, but the chemical interaction of bonding atoms still exists that leads to form the various CSRO with the atomic configuration similar to stable or metastable unit cell of Zr2Ni compound. The icosahedral polyhedron became more abundance as the overheating temperature was raised.     

升温速率对金属熔化和过热的影响

采用分子动力学方法和QSC(Quantum Sutton-Chen)力场研究了升温速率对金属银和金属铅的熔化和过热行为的影响。研究结果表明，升温速率对金属银和铅的熔化和过热行为有很大影响，随着升温速率的升高，金属的熔点有所升高。高的升温速率会导致金属体系内部无序化程度增加，降低了熔化相变的能垒。升温速率导致的银和铅完美晶体的过热极限分别为1450K和800K。     

纳米碳管在HyperChem中的自动生成及其力学性能探究

HyperChem是当今国际上知名的物理化学软件之一。本文作者使用Visual Basic 5．0计算机语言环境，结合HyperChem的Tcl、Hcl语言及DDE功能，开发了HyperChem中自动生成纳米碳管的软件模块。然后，采用HyperChem及其提供的MM 力场，分别对自动生成的纳米碳管及另外一种富勒烯／纳米管的拉伸力学性能进行了尝试性的分子动力学模拟。本文的纳米碳管生成模块及纳米碳管拉伸力学性能探究对HyperChem用户进一步深入研究纳米碳管的性能具有实际的参考价值。     

聚二甲基硅氧烷光解离的从头算分子动力学研究

文章采用B3LYP/6-31G(d)方法对含有两个重复结构单元的聚二甲基硅氧烷(PDMS)的周期性边界条件的结构模型进行全构型能量优化,在此基础上,采用从头算分子动力学方法研究其光解离过程.研究结果表明,在化学键解离过程中,PDMS甲基上的H最易且最先脱落,即首先是甲基上的C-H键断裂,生成H自由基和硅甲基自由基,而后,C-Si键断裂,生成甲基自由基和PDMS的主链自由基.计算结果与硅橡胶泡沫的气体辐解产物分析结果基本一致.     

分子模拟在材料科学中的研究进展

从分子水平研究材料的开发和设计是21世纪材料科学与工程的一个重要方向.综述了分子模拟中的Monte Carlo分子模拟和分子动力学模拟2种方法及其在材料科学中的应用,概述了目前国内外分子模拟的研究进展,评述了当前使用的数学模型的特点及局限性,展望了分子模拟技术的发展方向.     

分子动力学模拟计算有机溶剂的溶解度参数

报道了利用分子动力学模拟手段对17种极性、非极性和氢键有机溶剂的溶解度参数进行计算的结果,并和实验值进行了对比。计算结果表明,非极性溶剂和多数极性溶剂的计算值和实验值吻合良好,相对偏差一般小于1％;而少数极性溶剂和多数氢键溶剂的计算值和实验值间则存在一定的偏差,其中苯酚达到16％。     

碳富勒稀分子C_n(n=20、60、80、180)的压缩力学特性

采用分子动力学与量子力学相结合(MD/QM)的方法,模拟了C_n(n=20、60、80、180)富勒稀分子的对径压缩过程,获得了各种富勒稀分子的系统能量-变形曲线、载荷-变形曲线、最大承受载荷、失效应变和压缩刚度等性能数据。研究结果表明,碳富勒稀分子具有出色的压缩力学性能,幻数n较大的富勒稀分子的最大承受载荷和压缩刚度也较大,但失效应变较小。     

头/盘界面对润滑剂转移行为及分布的影响

为进一步提高磁头飞行的稳定性,增加硬盘存储容量,采用分子动力学方法研究磁头磁盘接触条件下盘片上类金刚石薄膜(DLC)层粗糙度、DLC表层官能团比例及单个润滑剂分子中羟基数对润滑剂转移行为及润滑剂在盘片表面分布的影响.研究结果表明:降低DLC层粗糙度,增加DLC表层官能团比例都将降低磁头磁盘间的润滑剂转移量;当磁盘表面存在物理吸附态的润滑剂分子时,增加单个润滑剂分子中的羟基数也可降低润滑剂转移量;但降低DLC层粗糙度或同时增加DLC表层官能团的比例和单个润滑剂中羟基数会增加润滑剂在盘片表面堆积的高度,进而降低磁头飞行稳定性.综合考虑润滑剂转移量和润滑剂在磁盘表面堆积厚度对磁头飞行稳定性的影响,DLC层粗糙度应降低至约0.07 nm,DLC表层官能团比例增至约80%,单个润滑剂分子中的羟基数量应少于8个.