碳纳米管/结晶与非结晶性热塑性树脂界面形成分子动力学模拟

Molecular Dynamics Simulation of the Interface Formation of Carbon Nanotube/Crystalline and Amorphous Thermoplastic Resin Composites

摘要

为了从微观结构角度研究单壁碳纳米管/结晶与非结晶性热塑性树脂复合材料界面形成过程中的结构、取向和能量变化的异同，架起微观结构与宏观性能之间的桥梁，采用分子动力学方法建立单壁碳纳米管/聚丙烯（SWCNT/PP）、单壁碳纳米管/聚乙烯（SWCNT/PE）结晶性和单壁碳纳米管/聚苯乙烯（SWCNT/PS）、单壁碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯（SWCNT/PMMA）非结晶性热塑性树脂复合材料体系的分子模型，模拟界面形成过程，计算径向分布函数、界面能、总能量等。模拟结果表明：SWCNT/PS、SWCNT/PMMA界面形成过程主要是吸附。而SWCNT/PP、SWCNT/PE在界面形成过程中分为吸附和取向两部分；g（r）值先在r上范围急剧减少，然后g（r）值急剧增大，界面结晶，形成近程有序结构；2 000 ps时界面能为-620.1 kcal/mol和-791.7 kcal/mol，与SWCNT/PS、SWCNT/PMMA相比界面能更小，界面结合更好；总能量逐渐下降，2 000 ps时总能量是-1 654.9 kcal/mol和-1 211.2 kcal/mol，与SWCNT/PS、SWCNT/PMMA相比总能量更小，复合材料体系更稳定。

关键词

分子动力学模拟 / 取向结晶 / 径向分布函数 / 界面能

Key words

Molecular dynamics simulation / Orientation crystallization / Radial distribution function / Interfacial energy

基金资助

国家自然科学基金青年基金项目(52303115)