聚四氟乙烯基活性材料化学反应分子动力学模拟

摘要

为了研究铝/聚四氟乙烯（Al/PTFE）活性材料独特释能特性背后的微观机制，采用反应分子动力学方法模拟了PTFE基体热解及Al/PTFE化学反应的过程。模拟结果表明：PTFE基体碳链发生随机断裂后产生自由基片段，（-CF2-CF2-）从自由基链端脱落产生C2F4；在Al/PTFE体系内，Al与PTFE发生脱氟反应并于铝表面生成AlFx, AlFx最终解离为AlF3, AlF4等铝氟小分子，与此同时，PTFE失去F后发生化学诱导分解，在低于PTFE热解温度时即发生分解。此外，通过Arrhenius公式计算得出PTFE基体热解的活化能为146 kJ/mol, Al与PTFE反应的活化能为16.4 kJ/mol。

关键词

分子动力学 / 铝/聚四氟乙烯 / 反应力场 / 活性材料 / 热解

基金资助

国家自然科学基金资助项目（11702256）; 航天进入减速与着陆技术实验室开放基金资助项目（DEL19092207）