水化钠基蒙脱石热力耦合弹性演化的分子动力学研究

摘要

钠基蒙脱石的热力学特性在工程泥浆稳定性研究中具有重要意义。针对传统试验方法存在周期长、机理阐释不足等问题，为进一步探究钠基蒙脱石在热力耦合作用下的力学响应机制，采用分子动力学模拟技术构建单层水化晶体模型，从原子尺度系统分析其在300～2 000 K温度范围内的弹性演化规律。结果表明：优化后的主要键长及能量普遍减小，说明其结构稳定性显著提升；晶体模量的演化呈现显著的三阶段特征（当温度在600 K以下时，键角重组使模量维持相对稳定；当温度处于600～1 400 K时，层间水膜减薄引起的热硬化效应导致模量增加；当温度在1 400 K以上时，结构水脱出引发晶格膨胀致使模量骤降）。此外，泊松比在1 400 K前基本稳定在0.275，仅当温度超过1 400 K之后才略有增大。本方法成功揭示了微观结构演变与宏观力学行为之间的关联机制，为材料性能研究提供了一种与传统试验互补的手段。

关键词

水化钠基蒙脱石 / 分子动力学模拟 / 结构稳定性 / 弹性性能演变 / 热力耦合