聚偏氟乙烯〔Polyvinylidene Fluoride, PVDF〕作為一種性能很好熱塑性工程塑料，以其優(yōu)秀耐化學(xué)性、機械強度、電學(xué)性能而大量用途于、化工及能源行業(yè)。為了深入知道其微觀(guān)結構和宏觀(guān)性能之間關(guān)系，分子動(dòng)力學(xué)〔Molecular Dynamics, MD〕模擬成為研究PVDF很大工具。
于MD模擬中，要構建PVDF分子模型。PVDF由偏二氟乙烯單體通過(guò)加成聚合形成，其主鏈由交替碳碳鍵、氟原子構成。研究通常采用簡(jiǎn)化力場(chǎng)模型來(lái)描述分子間相互作用，如OPLSAA或CHARMM力場(chǎng)。通過(guò)對大量重復單元排列組合，可以生成具有代表性小型晶體或無(wú)定形聚合物系統。
模擬過(guò)程中，設定合適溫度、壓力條件至關(guān)很大。PVDF于不同條件下表現出α、β、γ許多晶型，其中β相因其壓電特性備受關(guān)注。通過(guò)改變初始構象并施加拉伸應變，可以觀(guān)察到從α相向β相轉變過(guò)程。另外，于熔融結晶循環(huán)中，還可以捕捉到PVDF分子鏈取向行為及其對結晶度影響。
通過(guò)分析模擬結果，能夠獲得PVDF內部密度分布、自由體積還有擴散系數信息。這些數據不僅有助于解釋實(shí)驗現象，還為材料設計提供了理論依據。例如，通過(guò)調整鏈長(cháng)、交聯(lián)密度因素，可優(yōu)化PVDF力學(xué)性能或介電性能。
分子動(dòng)力學(xué)模擬為深入理解PVDF微觀(guān)機制提供了很好手段，是推動(dòng)該材料進(jìn)一步發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)。
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