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表面接枝KH550的石墨烯改性聚二甲基硅氧烷热力学性能的分子动力学模拟
1
作者 李亚莎 田泽 +3 位作者 王璐敏 庞梦昊 曾跃凯 赵光辉 《材料导报》 北大核心 2025年第2期257-262,共6页
为分析表面接枝有硅烷偶联剂KH550的石墨烯对聚二甲基硅氧烷(PDMS)性能的影响,本工作采用分子动力学的方法对纯PDMS、未接枝KH550的石墨烯改性PDMS,以及表面接枝KH550的石墨烯(接枝密度分别为6%和12%)改性PDMS进行建模,从微观角度对比... 为分析表面接枝有硅烷偶联剂KH550的石墨烯对聚二甲基硅氧烷(PDMS)性能的影响,本工作采用分子动力学的方法对纯PDMS、未接枝KH550的石墨烯改性PDMS,以及表面接枝KH550的石墨烯(接枝密度分别为6%和12%)改性PDMS进行建模,从微观角度对比分析改性后PDMS热力学性能的提升。模拟结果表明,在PDMS中掺杂石墨烯或在石墨烯表面接枝KH550后再与PDMS混合,均能改善PDMS热导率、玻璃化转变温度、自由体积、均方位移及水分子的扩散系数和结合能等热力学性能。在含水模型中,接枝密度为6%和12%的表面接枝KH550石墨烯改性PDMS相较于纯PDMS 250 K热导率分别提高25.6%和21.6%,玻璃化转变温度分别提高70 K和77 K。对比接枝KH550的石墨烯改性PDMS的含水与不含水的模型可知,水分子能够提高均方位移,降低玻璃化转变温度和减小自由体积,同时水分子扩散系数及结合能随温度与接枝密度的不同而有所差异。本研究的结果可为减少冰闪电压对电力系统影响的实验研究提供参考,同时对研发输电线路融冰、疏水性材料提供理论支撑。 展开更多
关键词 聚二甲基硅氧烷(PDMS) 硅烷偶联剂 KH550 热导率 扩散系数 分子动力学模拟
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纳米尺度下水液滴撞击固体表面润湿性行为的分子动力学模拟 被引量：1
2
作者 王美婷 祁影霞 +5 位作者 陶杰 陈曦 杨宇水 张蕾 刘妮 杨果成 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第2期91-97,共7页
本文采用分子动力学方法研究纳米尺度下水液滴碰撞铜壁面的润湿过程,水滴温度和固液作用强度对润湿性行为的影响以及直径为4.67 nm球形液滴在273 K-353 K温区、固液作用强度在1-3范围内,水滴的润湿行为和平衡接触角与温度、固液作用强... 本文采用分子动力学方法研究纳米尺度下水液滴碰撞铜壁面的润湿过程,水滴温度和固液作用强度对润湿性行为的影响以及直径为4.67 nm球形液滴在273 K-353 K温区、固液作用强度在1-3范围内,水滴的润湿行为和平衡接触角与温度、固液作用强度之间的变化关系.研究结果显示:液滴在不同润湿性壁面上会产生明显不同的润湿演化特性.模拟结果表明对于亲水材料,由于壁面附近水分子所受的势能束缚随温度升高而增强,平衡接触角则相应减小;对于疏水材料,由于随温度的升高分子之间增加的势能大于固液之间增加的势能而表现出平衡接触角随着温度升高而增大的趋势.因此,针对其材料亲水性能,可以通过改变温度影响其润湿行为,从而提高传热、传质和自清洁性能. 展开更多
关键词 润湿性 接触角 分子动力学模拟 纳米液滴
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深埋复杂条件下钠蒙脱石水化的分子动力学模拟研究
3
作者 王跃鹏 唐世斌 +4 位作者 刘向君 王培峰 高永伟 杨赟 梁利喜 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第3期599-607,共9页
黏土矿物水化作用引发的岩石结构解体现象与边坡滑坡、隧道塌方及钻井井壁坍塌等工程安全问题息息相关。为揭示深埋复杂条件下钠蒙脱石水化机理,运用分子模拟技术,开展了不同埋藏深度条件下钠蒙脱石水化过程的分子动力学模拟实验,验证... 黏土矿物水化作用引发的岩石结构解体现象与边坡滑坡、隧道塌方及钻井井壁坍塌等工程安全问题息息相关。为揭示深埋复杂条件下钠蒙脱石水化机理,运用分子模拟技术,开展了不同埋藏深度条件下钠蒙脱石水化过程的分子动力学模拟实验,验证了钠蒙脱石的水化膨胀特性,实现了对其水化过程中关键物理化学参数的定量分析。模拟结果表明,晶层间距随着层间含水率的增加而阶梯型上升,呈现分层现象。随着埋藏深度和层间含水率增加,钠蒙脱石体积增大,而密度相应减小。层间含水率增加,促进氢键增多,并显著提升水分子和Na^(+)离子的自扩散系数。深埋条件下,水分子及Na^(+)离子自扩散系数较常温常压显著增大。随着水分子层数的递增,Na-Ow、Na-Hw、Ow-Hw(水分子间),Ow-Ow以及Os-Hw的主峰峰值,呈现出逐渐减弱的趋势,而在不同埋藏深度条件下,这些主峰峰值则表现出差异性。随着水分子层数的增加,水的聚合程度先增加后有所降低,Na^(+)离子的配位数降低、聚合程度下降、离子水化数和水化半径变小。随着埋藏深度的增加,水的聚合程度差别很小,Na^(+)离子对应水化特征仅有微小降低趋势。该研究成果可用于指导石油钻井、煤层安全开采、边坡稳定性评估及隧道工程开挖等关键领域的理论分析与工程实践。 展开更多
关键词 钠蒙脱石 水化机理 分子动力学模拟 径向分布函数 自扩散系数 离子配位数
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耐高温双马来酰亚胺树脂的分子动力学模拟研究
4
作者 杨沛文 张东 +1 位作者 杨小平 李刚 《宇航材料工艺》 北大核心 2025年第1期29-36,共8页
基于双马树脂固化反应机理,采用动态原位固化程序分别开发了双马预聚与交联模拟程序,以两步法构建了耐高温双马树脂的分子动力学(MD)模型,并对其模型结构、热机械性能与树脂刚度进行了预测。双马树脂在预聚和交联过程的固化反应转化率... 基于双马树脂固化反应机理,采用动态原位固化程序分别开发了双马预聚与交联模拟程序,以两步法构建了耐高温双马树脂的分子动力学(MD)模型,并对其模型结构、热机械性能与树脂刚度进行了预测。双马树脂在预聚和交联过程的固化反应转化率以及固化模型密度均与实际值基本吻合,证明了动态原位固化程序实现了实验过程的固化反应;同时,从树脂前驱体到预聚体再到交联模型的模拟固化过程中,树脂模型从高黏性液体状态逐渐向高密度网络结构的固体聚合物状态转变,验证了固化程序的合理性;基于双马树脂固化模型的密度、体积变化率和弹性刚度矩阵预测的玻璃化转变温度和杨氏模量与实验结果接近,证实了此双马树脂模型的可靠性及对双马树脂体系的适配性。 展开更多
关键词 耐高温双马 分子动力学模拟 动态原位固化程序 转化率 玻璃化转变温度 杨氏模量
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C端替换提高酚酸脱羧酶BJ6PAD的底物催化活性及其分子动力学模拟
5
作者 陈阴竹 李琴 +4 位作者 胡凯弟 李建龙 赵宁 苟良逊 刘书亮 《食品科学》 北大核心 2025年第10期95-107,共13页
酚酸脱羧酶是一种生物催化剂,利用该酶的脱羧反应制备4-乙烯基衍生物具有诸多优势和良好的发展前景。采用酶蛋白序列C端替换方式改造枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)J6酚酸脱羧酶,以期获得催化能力更强的突变体,并利用同源建模、分子... 酚酸脱羧酶是一种生物催化剂,利用该酶的脱羧反应制备4-乙烯基衍生物具有诸多优势和良好的发展前景。采用酶蛋白序列C端替换方式改造枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)J6酚酸脱羧酶,以期获得催化能力更强的突变体,并利用同源建模、分子对接和分子动力学模拟分析酶与底物间的相互作用。结果表明,C端替换会影响酶的底物亲和力和催化效率,所构建的突变体BJ6PAD-C1和BJ6PAD-C2对大部分底物酚酸的催化活性有明显提高,尤其是咖啡酸,较原酶分别提高20.34%和29.97%;且2个突变酶对阿魏酸、咖啡酸和芥子酸的亲和力增强,其中,BJ6PAD-C1对这3种酚酸的催化效率分别增加4%、24%、145%,BJ6PAD-C2的催化效率分别增加7%、37%、114%。最后通过分子对接对底物结合关键位点进行预测,发现C端替换会影响底物结合腔中关键氨基酸残基间的相互作用,并利用分子动力学模拟计算,从蛋白质结构和能量差异方面确定了影响酶催化性能的原因,即突变可能会扩宽蛋白质的入口通道,使配体能够更易进入底物结合口袋并发生反应;同时,酶结构的改变可能会造成底物“脱靶”,从而降低其催化活性。本研究不仅在一定程度上丰富了酚酸脱羧酶资源,也为酚酸脱羧酶结构与功能的研究提供了新思路。 展开更多
关键词 酚酸脱羧酶 C端替换 酶学性质 分子对接 分子动力学模拟
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机器学习原子间势分子动力学模拟在电化学储能材料研究中的应用进展
6
作者 林奕希 蒋雨桥 +6 位作者 冯相民 要腾宇 夏颖慧 刘振辉 郑明波 申来法 许真铭 《中国材料进展》 北大核心 2025年第4期330-348,共19页
电化学储能材料研究领域对分子模拟有着切实的需求,而经典分子动力学和从头算分子动力学模拟因无法兼顾精度和效率的问题限制了分子模拟的广泛应用。近年来,基于机器学习方法构建原子间势模型得到了快速的发展,机器学习原子间势分子动... 电化学储能材料研究领域对分子模拟有着切实的需求,而经典分子动力学和从头算分子动力学模拟因无法兼顾精度和效率的问题限制了分子模拟的广泛应用。近年来,基于机器学习方法构建原子间势模型得到了快速的发展,机器学习原子间势分子动力学模拟可以兼顾经典分子动力学模拟的计算效率和从头算分子动力学模拟的准确性。为了更好地呈现机器学习原子间势分子动力学模拟技术在电化学储能材料研究领域的应用进展和前景,重点介绍了其在固体电解质、电解液、电极/电解质(液)界面等研究领域的应用,并总结了材料领域机器学习原子间势及其分子动力学模拟所存在的挑战和机遇。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 第一性原理计算 机器学习 分子力场 电化学储能材料
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真空预冷压强对鲜枸杞SOD酶活性的影响及分子动力学模拟
7
作者 张宏博 康宁波 +2 位作者 周良欢 张军 瞿前进 《食品工业科技》 CAS 北大核心 2025年第1期54-60,共7页
为探究真空预冷处理对鲜枸杞超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性的影响及其分子水平机理,本研究将宁夏新鲜枸杞置于真空预冷900、1100 Pa压强下处理,提取粗酶液进行SOD酶活性测定,并进行150 ns分子动力学模拟研究SOD酶在不... 为探究真空预冷处理对鲜枸杞超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性的影响及其分子水平机理,本研究将宁夏新鲜枸杞置于真空预冷900、1100 Pa压强下处理,提取粗酶液进行SOD酶活性测定,并进行150 ns分子动力学模拟研究SOD酶在不同真空预冷压强处理下的内部变化,分析均方根误差、回旋半径、总能量、势能、动能、键角能、均方根涨落、氢键数量、表面结构、溶剂可及表面积的改变,进而筛选出真空预冷处理的最佳压强条件。结果显示,900 Pa处理下SOD酶活最高。分子动力学模拟结果表明,体系总能量、势能、动能及键角能均处于平衡稳定状态,压强增大使得蛋白质表面结构改变,氢键数量减少,溶剂可及表面积不断减小。在900 Pa处理下,蛋白质结构最紧密,活性口袋变宽且易与蛋白结合。而1100 Pa处理下酶蛋白活性降低,蛋白结构破坏,活性口袋变小。本研究可为研究鲜枸杞保鲜及加工提供科学参考。 展开更多
关键词 枸杞 真空预冷 超氧化物歧化酶 分子动力学模拟
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基于荧光光谱法分子动力学模拟探究葛根素与β-乳球蛋白的结合机制
8
作者 马波 李蓉 +2 位作者 徐傲 段文杰 黄业传 《食品科学》 北大核心 2025年第7期34-42,共9页
本实验通过荧光光谱法、分子对接技术、分子动力学模拟对葛根素(puerarin,PUE)与β-乳球蛋白(β-lactoglobulin,β-lg)的结合机制进行探究。荧光光谱分析结果表明,PUE通过静态猝灭有效猝灭了β-lg的荧光,在25、35、45℃条件下的结合常... 本实验通过荧光光谱法、分子对接技术、分子动力学模拟对葛根素(puerarin,PUE)与β-乳球蛋白(β-lactoglobulin,β-lg)的结合机制进行探究。荧光光谱分析结果表明,PUE通过静态猝灭有效猝灭了β-lg的荧光,在25、35、45℃条件下的结合常数分别为7.24×10^(4)、1.34×10^(5)、2.18×10^(5) L/mol,结合位点数分别为1.02、1.18、1.15,因此可知只有一个或一类结合位点。同步荧光和三维荧光光谱分析结果表明PUE与β-lg结合过程中导致β-lg的微环境极性增加,疏水作用力减弱。分子对接结果显示PUE结合在β-lg的疏水腔内,与β-lg的6个氨基酸残基形成疏水作用力,5个氨基酸残基形成短氢键。分子动力学结果显示复合物中β-lg的均方根误差(root mean square deviation,RMSD)、回旋半径、溶剂可及表面积分别为(0.17±0.02)nm、(1.47±0.01)nm、(88.94±2.05)nm^(2),游离的β-lg RMSD、回旋半径、溶剂可及表面积分别为(0.22±0.03)nm、(1.48±0.01)nm、(90.09±1.73)nm^(2),此外复合物中β-lg的均方根波动值同样低于游离的β-lg,表明PUE/β-lg复合物在分子层面有更好的稳定性。本研究初步揭示了PUE和β-lg的结合机制,对于增加PUE的生物利用度有一定的参考意义。 展开更多
关键词 葛根素 Β-乳球蛋白 荧光光谱 分子动力学模拟 非共价相互作用
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含硝化甘油挥发物在固体表面的凝结行为的分子动力学模拟
9
作者 黄超然 潘葆 +6 位作者 李果 王玉 谢林生 刘所恩 赵俊波 刘云章 谭凯鑫 《含能材料》 北大核心 2025年第2期156-164,共9页
针对推进剂压延过程中产生的含硝化甘油(NG)挥发物在多种固体表面凝结积聚、存在安全隐患的问题,基于分子动力学模拟方法,通过构建含NG挥发物和固体表面的混合体系模型,开展含NG挥发物在固体表面的凝结行为研究,探讨了NG质量分数、固体... 针对推进剂压延过程中产生的含硝化甘油(NG)挥发物在多种固体表面凝结积聚、存在安全隐患的问题,基于分子动力学模拟方法,通过构建含NG挥发物和固体表面的混合体系模型,开展含NG挥发物在固体表面的凝结行为研究,探讨了NG质量分数、固体表面材质、固体表面粗糙度对含NG挥发物在混合体系中的径向分布函数、均方位移和扩散系数、相对密度分布等分子动力学特征参数的影响。结果表明:随着NG质量分数的增加,挥发物在固体表面的凝结物团簇尺寸逐渐减小,然而挥发物凝结比例则呈现先增加后降低的趋势,当NG质量分数为70%时,扩散系数为0.0364,挥发物凝结比例最大;当采用不同材质固体表面时,含NG挥发物在二氧化硅(SiO_(2))表面的凝结量明显大于材质为铜(Cu)、氧化钙(CaO)和铁(Fe)的表面,但SiO_(2)表面凝结物团簇的均匀性较差;表面粗糙度因素的引入对于SiO_(2)表面和Fe表面挥发物凝结量的影响相反,当SiO_(2)表面从光滑到粗糙度为0.4 nm时,扩散系数从2.1228增加到10.7156,挥发物在表面的凝结量上升;然而,当Fe表面从光滑到粗糙度为0.4 nm时,扩散系数从17.5673减小至1.8462,其表面挥发物的凝结量则有所下降。 展开更多
关键词 硝化甘油(NG)挥发物 固体表面 凝结行为 分子动力学模拟 粗糙度
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高温作用下多组分燃料体系的分子动力学模拟
10
作者 俞玥 梅德清 +2 位作者 冯沛 宋如蕃 张占鹏 《石油学报(石油加工)》 北大核心 2025年第1期166-174,共9页
采用Materials Studio软件Amorphous Cell与Dmol3模块构建了油酸甲酯、乙醇、正十四烷分子模型,应用Forcite模块进行油酸甲酯-乙醇-正十四烷三元体系退火处理,以充分释放体系分子结构应力,选择能量最低的构型进行分子动力学模拟,研究了... 采用Materials Studio软件Amorphous Cell与Dmol3模块构建了油酸甲酯、乙醇、正十四烷分子模型,应用Forcite模块进行油酸甲酯-乙醇-正十四烷三元体系退火处理,以充分释放体系分子结构应力,选择能量最低的构型进行分子动力学模拟,研究了体系在773和973 K时的传热传质行为。结果表明:通过温度梯度、均方根位移模拟数据对体系传热影响的考察发现,随着温度升高,三元体系中乙醇的扩散系数从0.680×10^(-4) cm^(2)/s增大到1.133×10^(-4) cm^(2)/s;通过径向分布函数(RDF)分析三元体系在773和973 K时的传质行为,发现RDF数值越小,分子间相互作用力越强;乙醇的RDF数值最小,存在最强氢键相互作用,推测此组分最容易扩散。 展开更多
关键词 正十四烷 油酸甲酯 乙醇 分子动力学模拟 扩散系数 径向分布函数
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基于网络药理学、分子动力学模拟和体外实验验证探讨骨方颗粒治疗骨质疏松症作用机制
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作者 陈小晴 黄杨玲 +3 位作者 李姗姗 梁春波 宫云昭 陈巍 《中国中医药信息杂志》 2025年第3期42-50,共9页
目的通过网络药理学、分子动力学模拟和体外实验验证,探讨骨方颗粒治疗骨质疏松症的潜在靶点和作用机制。方法通过TCMSP数据库和文献获取骨方颗粒的有效成分,利用SwissTargetPrediction数据库预测相关靶点。通过蛋白相互作用网络分析和... 目的通过网络药理学、分子动力学模拟和体外实验验证,探讨骨方颗粒治疗骨质疏松症的潜在靶点和作用机制。方法通过TCMSP数据库和文献获取骨方颗粒的有效成分,利用SwissTargetPrediction数据库预测相关靶点。通过蛋白相互作用网络分析和机器学习模型筛选药物核心靶点,绘制独立验证数据集的受试者工作特征曲线以评估模型的预测性能。使用基因集富集分析核心靶点的表达和通路。应用分子动力学模拟分析化合物-靶点复合物的结构稳定性和相互作用。采用CCK-8法筛选药物的非细胞毒性浓度,以低、中、高浓度含药血清分别处理RAW264.7细胞,通过TRAP染色法计数破骨细胞,qRT-PCR和Western blot检测相关基因和蛋白表达。结果通过网络药理学分析获得骨方颗粒潜在有效成分251个、相关靶点1078个,其中核心靶点SRC和TNF的高表达主要与破骨细胞分化、MAPK信号通路和PI3K/Akt信号通路相关。分子动力学模拟显示,核心活性成分Glabridin与SRC、TNF靶蛋白具有较强的稳定性及相互作用。骨方颗粒各浓度组TRAP染色阳性细胞数量较RANKL组明显减少(P<0.01,P<0.001);骨方颗粒含药血清可显著降低NFATc1、CTSK、SRC、TNF-αmRNA表达,并显著下调NFATc1、CTSK、p-SRC、TNF-α蛋白表达(P<0.05,P<0.01,P<0.001)。结论骨方颗粒可能通过下调NFATc1、CTSK、p-SRC、TNF-α表达抑制破骨细胞分化,从而减缓骨质疏松症的病理进程。 展开更多
关键词 骨质疏松症 骨方颗粒 网络药理学 分子动力学模拟 破骨细胞
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超临界多元热流体发生过程的分子动力学模拟可行性研究
12
作者 杨棽垚 杨二龙 +2 位作者 戚志林 严文德 孔德煜 《重庆科技大学学报(自然科学版)》 2025年第2期1-8,共8页
在超临界多元热流体发生过程中,其组分含量和产率受到反应条件的显著影响。目前,关于其发生过程的实验和理论研究方法普遍成本较高、效率较低,且对于较复杂因素的影响分析不足。鉴于此,针对不同反应温度、反应压力和反应原料(有机物)含... 在超临界多元热流体发生过程中,其组分含量和产率受到反应条件的显著影响。目前,关于其发生过程的实验和理论研究方法普遍成本较高、效率较低,且对于较复杂因素的影响分析不足。鉴于此,针对不同反应温度、反应压力和反应原料(有机物)含量等条件下的室内物理实验和分子动力学模拟结果进行分析,观察高温条件对模拟产物的影响,以及反应条件差异对可逆反应平衡状态的影响。针对超临界多元热流体的发生过程,分别通过分子动力学模拟和室内物理实验取得产物数据,对比分析其规律。研究结果如下:1)通过产物组分含量随反应温度、反应压力和反应原料含量的变化规律对比,发现模拟方法与实验方法的结果完全一致,且数值基本吻合;2)模拟方法与实验方法所得数值仍存在较小差异的原因在于,实验过程中对水的收集不完全;3)从研究周期和研究成本来看,模拟方法的研究周期相对于实验方法可缩短1∕2以上,研究成本较低。综合分析认为,分子动力学模拟方法可用于超临界多元热流体发生过程研究,且极具推广价值。 展开更多
关键词 超临界多元热流体 气化反应 氧化反应 分子动力学模拟 稠油热采
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基于分子动力学模拟的老化沥青再生机理研究
13
作者 乔建刚 张帅泽 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期26-32,共7页
利用分子动力学软件Materials Studio构建老化和未老化的12组分沥青分子模型,以研究在不同模拟温度、老化程度和再生剂掺量下老化沥青的再生机理,并通过沥青动力黏度试验对分子动力学模拟结果进行验证。结果表明:随着温度提升,扩散系数... 利用分子动力学软件Materials Studio构建老化和未老化的12组分沥青分子模型,以研究在不同模拟温度、老化程度和再生剂掺量下老化沥青的再生机理,并通过沥青动力黏度试验对分子动力学模拟结果进行验证。结果表明:随着温度提升,扩散系数对温度的敏感性降低,增速变缓;再生剂对老化沥青模型扩散系数提升幅度影响大,再生剂在老化沥青中的扩散速度更快;随着再生剂掺量的增加,老化沥青模型扩散系数的增幅减小,当掺量达到10%后扩散系数基本不再升高;老化沥青动力黏度随再生剂掺量的增加而减小,表明沥青流动性增加,扩散性能提升,这与纳微观尺度分子动力学模拟结果一致。 展开更多
关键词 道路工程 分子动力学模拟 老化沥青 再生剂 扩散系数
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脂质颗粒分子动力学模拟及其体外构建研究进展
14
作者 马学婧 王淇 +3 位作者 贾荣盛 任敬媛 王悦宁 曲欣蕊 《粮食与油脂》 北大核心 2025年第1期12-16,共5页
介绍了脂质颗粒的分子动力学模型及其在脂滴研究中的应用,总结了脂质颗粒的体外构建方法,论述了脂质颗粒在生物医学和食品工业领域中的应用现状,以期为脂质颗粒的进一步研究和应用提供理论参考。
关键词 脂质颗粒 分子动力学模拟 体外构建 食品开发
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官能团修饰对石墨烯/石蜡复合相变材料热导率影响的分子动力学模拟研究
15
作者 吴学红 韦新 +1 位作者 郎旭峰 刘梦瑶 《化工新型材料》 北大核心 2025年第2期163-169,共7页
石蜡(PA)作为相变储能的储能介质因导热系数低限制了其在工业领域的应用,重点探究不同功能化石墨烯与石蜡共掺对复合相变材料(CPCM)热导率及玻璃化转变温度的影响,建立了纯十八烷体系模型、未功能化石墨烯(GN)以及分别接枝羟基(—OH)、... 石蜡(PA)作为相变储能的储能介质因导热系数低限制了其在工业领域的应用,重点探究不同功能化石墨烯与石蜡共掺对复合相变材料(CPCM)热导率及玻璃化转变温度的影响,建立了纯十八烷体系模型、未功能化石墨烯(GN)以及分别接枝羟基(—OH)、氨基(—NH_(2))和羧基(—COOH)官能团的石蜡/功能化石墨烯复合体系模型。使用非平衡分子动力学方法得出了材料的热导率、玻璃化转变温度。通过计算体系结构参数,从均方位移、径向分布函数分子层面阐释了材料热力学性能增强的内在机理。结果表明:各项石蜡复合相变材料体系热性能均有不同幅度的提升,其中PA/GN-NH_(2)在热力学性能上较其他掺杂体系提升最为明显,其热导率较掺杂前提升了69.19%、玻璃化转变温度提升了2.3%;从均方位移(MSD)可以看出,GN的引入提高了玻璃化转变温度,增强了体系的稳定性,尤其以GN-NH_(2)最为明显,玻璃化温度达到307K,从径向分布函数看出,添加GN可以显著改变烷烃分子有序度,改善热输运效果。所得结果可为复合相变材料的掺杂设计、性能调控提供理论支持。 展开更多
关键词 复合相变材料 功能化石墨烯 热导率 分子动力学模拟
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LLM-105的ReaxFF参数优化与分子动力学模拟
16
作者 宋亮 张泳 +5 位作者 叶婧 陈博聪 侯方超 苏浩龙 蒋俊 周素芹 《火炸药学报》 北大核心 2025年第2期138-149,I0006,共13页
针对ReaxFF初始力场描述2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧化物(LLM-105)的不足,采用了一种基于梯度下降算法JAX-ReaxFF框架策略,对ReaxFF反应力场进行了重新参数化,特别关注不同键和键角的势能面解离变化;在模拟不同温度和分解速率的反应过程... 针对ReaxFF初始力场描述2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧化物(LLM-105)的不足,采用了一种基于梯度下降算法JAX-ReaxFF框架策略,对ReaxFF反应力场进行了重新参数化,特别关注不同键和键角的势能面解离变化;在模拟不同温度和分解速率的反应过程中,深入分析了LLM-105的反应机制。结果表明,当温度为1500 K时,分子反应主要聚焦于聚合和脱氢反应;随着温度的逐渐升高,LLM-105的反应模式呈现出了新的变化,当温度不小于2000 K时,除了原有的聚合和脱氢反应外,还观察到了C-NO_(2)键和C-NH_(2)键的断裂现象;值得注意的是,C-NO_(2)键的断裂成为触发这一系列反应的关键因素;随着分子中的C-NO_(2)和C-NH_(2)键开始发生均裂反应,促进了中间产物HON_(2)、NO_(2)和NH_(3)的形成,并经历一系列复杂的相互反应,最终生成了N_(2)、H_(2)O和CO_(2)等稳定产物,表明该力场能够有效模拟在不同温度和加热速率下的化学反应变化。 展开更多
关键词 量子化学 LLM-105 梯度下降算法 分解机制 分子动力学模拟 ReaxFF力场
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成分相关的单晶Cr-Co-Ni合金形变机制的分子动力学模拟研究
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作者 耿长建 杨怡斌 +2 位作者 由宝财 董会苁 马海坤 《材料导报》 北大核心 2025年第2期234-238,共5页
近年来,Co-Cr-Ni中熵合金因其杰出的性能在材料领域引起广泛关注。然而,在单晶Co-Cr-Ni中熵合金中,随着化学成分的变化,其内部微观结构对材料的塑性和硬度等力学性能的影响仍然需要详细研究。本工作借助分子动力学模拟,对包括等原子比例... 近年来,Co-Cr-Ni中熵合金因其杰出的性能在材料领域引起广泛关注。然而,在单晶Co-Cr-Ni中熵合金中,随着化学成分的变化,其内部微观结构对材料的塑性和硬度等力学性能的影响仍然需要详细研究。本工作借助分子动力学模拟,对包括等原子比例的CoCrNi和非等原子比例的Co_(10)(CrNi)_(90)、Cr_(10)(CoNi)_(90)以及Ni_(10)(CoCr)_(90)在内的不同成分的单晶Co-Cr-Ni中熵合金进行了深入探讨。研究结果揭示了不同成分下材料力学性能的显著差异,包括屈服应力、杨氏模量和流变应力。同时,分析了Lomer-Cottrell锁结构、层错四面体和显微组织的演化,以及这些因素对材料的强化作用。 展开更多
关键词 中熵合金 分子动力学模拟 Shockley不全位错 Lomer-Cottrell锁结构 层错四面体
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原油-CO_(2)相互作用机理分子动力学模拟研究 被引量：1
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作者 李建山 高浩 +2 位作者 鄢长灏 王石头 王亮亮 《油气藏评价与开发》 CSCD 北大核心 2024年第1期26-34,共9页
CO_(2)的众多驱油机理已经被广泛认同,但受油藏因素影响,不同油藏条件下CO_(2)驱的效果差异较大。因此,需要进一步深化研究CO_(2)与原油的微观相互作用机理,明确不同油藏条件下CO_(2)的驱油方式,最大限度挖潜CO_(2)驱的潜力。利用分子... CO_(2)的众多驱油机理已经被广泛认同,但受油藏因素影响,不同油藏条件下CO_(2)驱的效果差异较大。因此,需要进一步深化研究CO_(2)与原油的微观相互作用机理,明确不同油藏条件下CO_(2)的驱油方式,最大限度挖潜CO_(2)驱的潜力。利用分子动力学模拟方法研究了组分、温度、压力对油滴-CO_(2)相互作用的影响。求取动力学参数,量化表征油滴-CO_(2)间的相互作用,厘清了不同条件下二者的微观相互作用规律。模拟结果显示,色散力是主导CO_(2)-烷烃分子相互作用的主要作用能,二者相互作用主要包含两方面:一是CO_(2)分子克服烷烃分子间的位阻作用向油滴内部溶解扩散,二是CO_(2)分子对油滴外层分子的萃取吸引作用。随着烷烃分子链长减小、温度降低和压力增加,油滴溶解度参数和CO_(2)配位数增加,油滴外层分子的弯曲度减小,二者的相互作用增强。研究结果认为,在温度较低、压力较高的轻质和中轻质油藏中,应尽可能地实现CO_(2)混相驱和近混相驱,在温度较高、压力较低的中质和重质油藏中,应充分发挥CO_(2)非混相驱的溶解降黏、膨胀原油体积和补充能量的优势。研究结果能够为室内研究和现场实施CO_(2)驱油提供理论指导。 展开更多
关键词 CO_(2)驱油 微观作用机理 分子动力学模拟 色散能 溶解扩散
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TKX-50/MDNI共晶的分子动力学模拟
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作者 陈泽源 李晓霞 +1 位作者 曹雪芳 武睿 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期131-136,I0001,共7页
为了探究5,5′-联四唑-1,1′-二氧二羟胺(TKX-50)与1-甲基-4,5-二硝基咪唑(MDNI)形成共晶的可能性,进一步改善其热感度,提升其应用前景,构建了5种不同摩尔比的TKX-50/MDNI共晶体系,运用Malerials Studio软件中的分子动力学模拟方法,分... 为了探究5,5′-联四唑-1,1′-二氧二羟胺(TKX-50)与1-甲基-4,5-二硝基咪唑(MDNI)形成共晶的可能性,进一步改善其热感度,提升其应用前景,构建了5种不同摩尔比的TKX-50/MDNI共晶体系,运用Malerials Studio软件中的分子动力学模拟方法,分析了相互作用能、内聚能密度、力学性能等与组分摩尔比的关系。结果表明,在5种共晶体系中,当TKX-50和MDNI摩尔比为1∶3时,修正结合能最大,表明此时两组分间的相互作用最强,组分间的相容性和稳定性也最好,此时更有可能形成共晶;内聚能密度分析与引发键键长分析表明,当TKX-50/MDNI共晶体系中MDNI占比越大时,体系的内聚能密度越大,引发键最大键长越小,体系的热感度更低,降感效果更好;力学性能分析表明,MDNI的引入可以在一定程度上改善TKX-50的刚性,增强延展性,且TKX-50和MDNI摩尔比为1∶1时,力学性能改善效果最佳。 展开更多
关键词 物理化学 5 5′-联四唑-1 1′-二氧二羟胺 TKX-50 mdNI 共晶 分子动力学模拟
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水蒸气在褐煤孔隙中的吸附行为:试验研究与分子动力学模拟
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作者 王成勇 邢耀文 +3 位作者 王市委 陈鹏 李吉辉 桂夏辉 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期162-171,共10页
深入理解水在褐煤上的吸附是褐煤干燥提质技术的理论基础之一。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和低温氮吸附/脱附试验分析了褐煤的含氧官能团和孔隙结构,利用水蒸气吸附/脱附试验和分子动力学(MD)模拟探究了水蒸气... 深入理解水在褐煤上的吸附是褐煤干燥提质技术的理论基础之一。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和低温氮吸附/脱附试验分析了褐煤的含氧官能团和孔隙结构,利用水蒸气吸附/脱附试验和分子动力学(MD)模拟探究了水蒸气在褐煤孔隙中的吸附行为。研究结果表明:褐煤样品丰富的含氧官能团和较多的微孔、中孔(孔径约2 nm),为水蒸气提供了吸附位点和吸附场所。水蒸气在煤样上的吸附过程可分为3个阶段。第1阶段,相对蒸气压(P/P_(0))<0.21,水分子直接吸附于含氧官能团上,此时的吸附速度最大;第2阶段(P/P_(0)=0.21~<0.71),水分子与已吸附的水分子相互作用,促使水团簇逐渐生长;第3阶段(P/P_(0)≥0.71),水团簇填充孔隙,并发生毛细凝聚,此时的吸附速度略大于第2阶段。根据Dent模型对水蒸气吸附等温线的拟合结果,吸附类型属于多级吸附,包括初级吸附(第1阶段)和次级吸附(第2、3阶段)。初级吸附能(-48.77 kJ/mol)显著大于水的液化热(E L=-43.99 kJ/mol),而次级吸附能(-42.28 kJ/mol)略小于E L,表明吸附于褐煤的水呈液态。水蒸气脱附过程存在明显的脱附迟滞现象,表明水蒸气吸附稳定,较难去除,其中高压迟滞发生在P/P_(0)≈0.4~0.9,主要由毛细凝聚和“墨水瓶”效应引起;而低压迟滞发生在P/P_(0)<0.4,由水分子与含氧官能团间强相互作用引起。MD模拟结果与水蒸气吸附/脱附等温线分析结果一致,水分子优先吸附在孔隙中,与孔隙壁的含氧官能团形成氢键,且其扩散系数(2.98×10^(-5)cm^(2)/s)与液态水的分子扩散系数相近。 展开更多
关键词 褐煤 孔隙结构 含氧官能团 水蒸气吸附 Dent模型 分子动力学模拟
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