油水界面上AOT聚集行为的分子动力学模拟

用分子动力学模拟（MD）方法研究了2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠（AOT）在异辛烷／水界面的聚集行为．结果发现：AOT作为界面改性剂可以在油水界面形成单分子层,并随着浓度的增加从不饱和到饱和、从无序到有序发展;由于存在静电相互作用,盐（NaCl）的加入可以改变表面活性剂在油水界面的排列．     

SDBS/B MAB油水界面自组装行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究了SDBS/BMAB体系的油水界面自组装行为机理.通过模拟SDBS/BMAB体系的界面吸附构型来探索自组装行为机理,并给出了SDBS和BMAB在界面上的吸附过程.表面张力的模拟结果与实验数据有高度的吻合性.根据模拟结果,提出了SDBS/BMAB体系在界面上的自组装结构形成原因.同时,计算了密度曲线、径向分布函数和单层膜扩散系数,根据计算结果提出并探究了SDBS与BMAB之间的界面自组装对于降低界面张力的影响.     

分子动力学模拟温度对CTAB/SA胶束结构的影响

采用分子动力学模拟研究了温度对于十六烷基溴化铵/水杨酸(CTAB/SA)酸性条件下聚集结构的影响.结果表明在高温和强酸条件下,CTAB/SA体系形成球形胶束.通过分析分子的均方根位移和径向分布函数等动力学性质,我们发现升高温度能够显著加剧分子运动.因此,CTA+和水杨酸分子之间的结合作用力减弱.特别是胶束周围的阴离子的扩散使得极性头基之间的互斥作用增强,因而在80℃和强酸条件下,胶束结构为球形胶束.模拟表明,分子动力学方法可以在分子水平上研究胶束体系,解释温度和酸碱度对于聚集性质影响的原因.     

羟基取代双烷烃链苯磺酸盐水气界面单层膜的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法考察2-羟基-3,5-烷基苯磺酸钠表面活性剂分子在水气界面形成单层膜的过程,通过体系各组分的密度分布分析单层膜的形态,采用径向分布函数和氢键分布考察含有羟基的极性基在界面处的吸附构型,并根据转动时间相关函数对双疏水链的吸附构型进行分析。结果表明:羟基的存在减弱了极性基之间的静电排斥作用,增加了分子的饱和吸附量;两条烷烃链具有不同的界面吸附构型,烷烃链间的叠加缠绕增强了溶剂对表面活性剂分子的疏水力作用。     

随机和交替聚电解质与表面活性剂分子相互作用的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了由带电链节与不带电的中性链节组成的交替共聚物和随机共聚物与带相反电荷表面活性剂的相互作用,考察了随机和交替共聚物中中性链节的亲、疏水性对所形成复合物的影响。结果表明,当共聚物中中性链节表现为亲水特性时,交替与随机共聚物吸附表面活性剂分子的能力差别不大,在所模拟的浓度区间内,两种聚电解质与表面活性剂均形成瓶刷结构。当中性链节表现为疏水特性时,带电链节的交替分布和随机分布不仅影响了其吸附表面活性剂的能力,也影响了复合物的最终结构。在所考察的表面活性剂浓度范围内,疏水性的随机共聚物与表面活性剂相互作用会形成较大的聚集体,而疏水性的交替共聚物与表面活性剂的作用仅能形成瓶刷结构以及较小的聚集体。     

表面活性剂对CO2中表面润湿的分子动力学模拟

通过分子模拟方法,研究稠密CO2溶剂中,全氟聚醚表面活性剂对水在3种不同亲水表面的润湿性的影响。结果表明:对于疏水性表面,表面活性剂部分取代存在于水滴和表面之间的CO2分子;对于弱亲水性表面,表面活性剂的加入使得水滴基本脱离表面;而在强亲水表面上,表面活性剂的加入增大水滴的接触角,减弱表面润湿性。同时进一步分析表面活性剂在水/CO2界面处的密度分布。总之,在稠密CO2溶剂中,表面活性剂能够改善表面的润湿性,这将有利于表面上亲水物质的脱除。     

表面活性剂对乙烯-醋酸乙烯酯聚合物胶膜润湿性影响的分子动力学模拟

乙烯-醋酸乙烯酯聚合物(ethylene-vinyl acetate, EVA)胶膜是太阳能光伏板的重要组成部分,影响着光伏组件的发电效率、可靠性等性能,但火灾危险性较大。为提高水对EVA胶膜的灭火效果,采用分子动力学模拟的方法,建立14种常见的表面活性剂模型,研究不同种类表面活性剂对于EVA胶膜润湿性的影响,并通过接触角实验验证模拟结果。计算了体系的相互作用能,分析了相对浓度分布、径向分布函数和静电势等参数,从分子尺度揭示润湿机理。结果表明：阴离子表面活性剂作用效果最好,其中十二烷基二苯醚二磺酸钠(sodium dodecyl diphenyl ether disalfonate, SLDED)的亲水基团与水分子的相互作用较强,效能最为突出。在水系灭火剂中添加此类表面活性剂,能够增强水分子在材料表面的附着,达到高效灭火的目的。     

氧化钛表面拓扑结构对蛋白质吸附的分子动力学模拟

分别选取了具有代表性的球状和纤维状蛋白质分子1PPT和α-FNA,利用分子动力学模拟技术构建了金红石(110)晶面上不同尺寸球状凸起缺陷和凹槽缺陷表面模型,采用COMPASS力场,正则系综(NVT),对蛋白质/TiO2相互作用体系进行结合能、二面角及径向分布函数的分析。研究发现,不同形状的蛋白质分子与不同曲率半径的表面缺陷吸附能存在较大差异,并且水的溶剂化效应阻碍了蛋白质在金红石表面的吸附。     

直链淀粉结构的分子动力学模拟

为了研究直链淀粉的结构，构建并优化了200个单体组成的直链淀粉模型．在DreidingⅡ力场、热力学温度为300K条件下对直链淀粉进行lns分子动力学模拟计算．分析了直链淀粉分子力学优化的结构、1 ns时的结构以及势能最低时的结构，其结果将有助于对直链淀粉结构功能的进一步研究．     

Molecular dynamics study on the structure I helium hydrate

A 368- water molecule structure I gas hydrate, encased by the number of helium (He) molecules ranging from two to twenty-two, are calculated by molecular dynamical simulations. The potential TIP4P (transferable intermolecular potentical with four sites) is used for water interactions and Lennard-Jones for He-He and He-water interactions. He molecules do not affect the water lattice and can stabilize the hydrate when their concentration is small. A trough signature of He encased is found at 80～90 meV in the phonon density of states. He molecules prefer to be more off-center in 51262 cages. Heavier isotope He are energetically favorable to be filled in cages.     

轮胎与沥青路面微观摩擦接触特性的分子动力学模拟

为了精确表征轮胎与路面微观摩擦接触特性及分子作用力效应,利用分子动力学模拟分析方法建立轮胎(聚异戊二烯)和集料(二氧化硅)三维单体模型和界面接触模型,在纳米尺度上研究轮胎和集料的微观构造和接触特性.模拟结果表明：链状聚异戊二烯分子链为螺旋状结构,分子间隙较大,易产生较大变形,而二氧化硅则为典型脆性材料,表面较为平整;界面接触模型以二氧化硅为固定基底,聚异戊二烯单链在其上匀速滑动,二者间距离为0.5 nm.接触界面摩擦特性模拟结果表明摩擦系数随着速度增加而变小,其变化趋势与实验结果相同,证明模拟结果有效.     

单层石墨烯温度效应的分子动力学模拟

在不同温度条件（0 K-3000K）下,采用AIREBO势函数对单层石墨烯薄膜的弛豫性能和拉伸性能进行分子动力学模拟,研究单层石墨烯在弛豫过程中温度效应对其原子结构的影响以及单层石墨烯在拉伸过程中力学性能与温度效应的关系.研究结果表明：单层石墨烯的弛豫性能和拉伸性能均对温度具有很强的依赖性.理想状态下,单层石墨烯的弛豫是一个原子结构的动态平衡过程,随着温度升高,石墨烯稳定性降低,弛豫过程中原子的波动起伏变得不规则和剧烈起来.在温度从0K上升到3000K的过程中,单层石墨烯的拉伸强度、拉伸极限应变和弹性模量值均呈现下降趋势,且锯齿型石墨烯的弹性模量对温度的依赖程度比扶手椅型大,薄膜的拉伸随温度变化表现出不同的破坏形态.     

聚合物阻垢机理的分子动力学模拟研究

为了研究聚羧酸类阻垢剂分子的阻垢性能,采用分子动力学方法模拟了方解石（110）晶面加入聚丙基-丙烯酸甲酯（PPA）分子后晶面与CO3^2-和Ca^2＋的相互作用。计算结果表明,加入PPA后方解石晶面对游离态CO3^2-和Ca^2＋离子结合能明显小于加入PPA前,说明PPA分子阻止了CO3^2-和Ca^2＋在方解石晶面的吸附。同时,对两种体系下CO3^2-离子的动力学行为的分析结果也证明了PPA的阻垢能力。相互作用后PPA分子发生了一定的形变,并且其中部链基变化比两端大,说明中部链基的阻垢能力比较强。     

粗糙固体表面温度阶跃的分子动力学模拟

建立了粗糙纳通道内液体热传导的分子动力学模型,模拟研究了纳通道内液体的温度分布和液固界面处的温度阶跃现象,获得了液固相互作用强度、表面粗糙高度和壁面刚度对界面处温度阶跃的影响规律.研究结果表明:在固体壁面附近,液体温度偏离了线性分布,液固界面处出现了温度阶跃.与光滑表面相比,粗糙度的存在降低了液固界面处的温度阶跃程度.粗糙高度的增加扩大了液固相互作用面积,延长了近壁面附近的液体分子与固体之间的能量交换时间,强化了液固界面的能量传递,从而使得界面处温度阶跃降低.另外,提高液固相互作用强度或者降低固壁刚度均可使液固界面处温度阶跃程度减小.     

Molecular dynamics simulation of wetting behavior at CO2/water/solid interfaces

We used molecular dynamics simulation to demonstrate the microscopic wetting behavior of two solid model surfaces for the first time. Hydrophilic and hydrophobic features were modeled in a dense CO₂ fluid environment under various densities. The water droplet loses contact with the surface under the influence of higher density CO₂ fluids on the hydrophobic surface. For the hydro-philic surface, no separation between the water droplet and the surface was observed. However, the contact angle of the water droplet on the hydrophilic surface was found to increase with the fluid density. The effect of dense CO₂ fluid on the surface wettability can be interpreted in terms of enhanced interactions from the surrounding CO₂ molecules.     

盐水液滴在砂岩表面润湿性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究NaCl对水滴在砂岩表面的微观润湿行为的影响。结果表明:NaCl能降低水对砂岩表面的润湿程度,强亲水的砂岩表面随NaCl质量分数的增大向弱亲水转化;水的润湿角随NaCl质量分数的增加而增大,在NaCl质量分数大于19.6%时则几乎不发生变化;粒子间的结合能垒远大于解离能垒,引起水分子聚集在Na+、Cl-周围而增强了盐水液滴的聚集能力,导致润湿角的增大;砂岩表面对水的相互作用能随着NaCl质量分数的增加而减少,但在质量分数大于19.6%时吸附能的变化不大,与润湿角的变化趋势一致。     

HFC-227ea热力学物性的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟算法研究了七氟丙烷 (HF C-2 2 7ea)的热力学物性。通过将 HFC-2 2 7ea作为极性的两质点 L ennard-Jones流体处理建立了相应的势能模型。利用等温等压系综 +测试粒子 (NPT+ Test Particle)算法对 HF C-2 2 7ea的气液相平衡性质、过冷液和过热蒸气性质进行了模拟。模拟结果与美国国家标准研究所 (NIST)的数据库的最大相对偏差分别在 1.3 % (单相区 )和 1.6% (气液平衡区 )以内 ,表明该模拟方法已可用于物性的预测和工程实际     

铜固液两相共存系统的分子动力学模拟

基于Mishin势函数,用分子动力学方法模拟了金属铜的固液两相共存系统.在熔化过程中固液界面逐层推进,由collision-limited理论确定到零压下（001）表面熔点为1392.9±9.2 K,动力学系数为82.3 cm·s-1·K-1.     

分子动力学模拟研究钯金属团簇的熔化行为

用分子动力学方法,模拟了三种具有壳对称构型,含309个原子的钯金属团簇的熔化行为。钯原子间作用势采用Sutton-Chen多体作用势能。三种壳对称构型分别为正八面体（Cubooctahedron）,正十面体（Decahedron）和正二十面体（Icosahedron）。通过对升温过程中的热力学性质的分析,得到了钯金属团簇的熔点。不同构型钯金属团簇的熔点有细微差别,并且都远低于块状钯金属的熔点。进一步分析三种钯金属团簇升温过程中的结构和动力学性质,在分子水平上讨论了构型对熔化行为的影响。