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聚氨酯上浆剂与玻璃纤维界面结合分子动力学研究
1
作者 宋嘉祁 汪峰 +4 位作者 王矿 卓炎 孙壮壮 付一政 朱博 《丝绸》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期43-49,共7页
上浆剂可以有效提高玻璃纤维的织造效率。文章选择阴离子水性聚氨酯作为上浆剂对玻璃纤维进行上浆,采用分子动力学模拟方法,从分子尺度解析聚氨酯/玻璃纤维界面作用机制。研究了三种常见硅烷偶联剂对聚氨酯/玻璃纤维界面的影响,并通过... 上浆剂可以有效提高玻璃纤维的织造效率。文章选择阴离子水性聚氨酯作为上浆剂对玻璃纤维进行上浆,采用分子动力学模拟方法,从分子尺度解析聚氨酯/玻璃纤维界面作用机制。研究了三种常见硅烷偶联剂对聚氨酯/玻璃纤维界面的影响,并通过玻璃纤维力学性能实验进行了验证。模拟研究结果表明:界面中硅烷偶联剂能够提升聚氨酯上浆剂在玻璃纤维表面的界面结合能力,其中AWPU/KH570/GF模型的平均界面结合能最大(-191.488 kcal/mol),说明在KH570作用下,聚氨酯分子更容易与玻璃纤维表面形成优良的结合界面。实验结果表明:相较于其他两种硅烷偶联剂,KH570对提高聚氨酯上浆剂和玻璃纤维的界面结合性最佳,实验结果与模拟结论相符;通过单因素实验发现当AWPU质量分数为20%、KH570质量分数为4%时,玻璃纤维浆纱断裂强力和耐磨性能分别升高了5.6%和14.7%,并且集束性能最好。界面中硅烷偶联剂KH570显著增加了聚氨酯上浆剂/玻璃纤维的结合性能。 展开更多
关键词 玻璃纤维 聚氨酯 硅烷偶联剂 上浆剂 分子动力学 界面结合能
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分子动力学模拟研究NR/BR力学性能和界面相互作用 被引量：4
2
作者 江浩 岳红 刘倩 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期64-68,共5页
运用分子动力学(MD)方法,模拟研究了天然橡胶(NR)/顺丁橡胶(BR)混合胶体的力学性能,从微观上解释了NR和BR共混后性能得到改善的原因,并通过界面结合能和径向分布函数分析揭示了混合物组分之间的相互作用的本质。结果表明,NR/BR的平均结... 运用分子动力学(MD)方法,模拟研究了天然橡胶(NR)/顺丁橡胶(BR)混合胶体的力学性能,从微观上解释了NR和BR共混后性能得到改善的原因,并通过界面结合能和径向分布函数分析揭示了混合物组分之间的相互作用的本质。结果表明,NR/BR的平均结合能为21.35kJ/mol,除去程序自行产生的能量校正值(-3.64kJ/mol),结合能在数值上近似等于非键能(17.91kJ/mol),表明NR/BR组分界面间的相互作用主要由范德华力构成。 展开更多
关键词 分子动力学 力学性能 界面结合能 径向分布函数
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苛刻腐蚀环境下钛合金钝化膜的稳定性研究 被引量：4
3
作者 李媛媛 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第4期120-126,共7页
在高含CO_2、H_2S苛刻环境腐蚀试验分析的基础上,通过钛合金钝化膜的原位电化学测试分析,结合钝化膜/溶液界面第一性原理计算及分子动力学模拟,探讨了钛合金管材钝化膜的热力学稳定性。结果表明:在180℃的高温CO_2和H_2S环境中,钛合金... 在高含CO_2、H_2S苛刻环境腐蚀试验分析的基础上,通过钛合金钝化膜的原位电化学测试分析,结合钝化膜/溶液界面第一性原理计算及分子动力学模拟,探讨了钛合金管材钝化膜的热力学稳定性。结果表明:在180℃的高温CO_2和H_2S环境中,钛合金的阳极极化曲线均有明显钝化区,腐蚀反应为阳极反应过程控制,钛合金的腐蚀速率仅分别为0.4μm/a、0.9μm/a,具有良好的抗均匀腐蚀和点蚀性能。相比于CO2腐蚀环境,TC4钛合金在H_2S环境中的腐蚀电流密度相对较高,施主浓度较高,钛合金钝化膜在H_2S环境抗腐蚀性能较差。当吸附达到稳定态后,Cl^-、HCO_3^-和HS-3种腐蚀性离子与TiO_2界面成键主要是由Cl-3p5、O-2p4、S-3p4和Ti-3d2产生电子轨道杂化。随着温度升高、Cl-浓度增大,腐蚀性离子与Ti O2的界面结合能减小,钝化膜的稳定性降低。HS^-与TiO_2的界面结合能相对较负,TC4钛合金钝化膜在H_2S环境中的热力学稳定性相对较差。 展开更多
关键词 耐蚀石油管材 钛合金 钝化膜 热力学稳定性 第一性原理 界面结合能
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基于分子动力学的密封材料界面结合能研究 被引量：2
4
作者 李坤 顾伯勤 王成 《合成橡胶工业》 CAS 北大核心 2021年第4期289-293,共5页
在纳米尺度下,将纤维表面近似成平面与基质聚合物结合,构建了丁腈橡胶与海泡石纤维、芳纶纤维及碳纤维三种物质的界面结构。采用COMPASS力场、正则系综及周期性单元,设定时间步长为1 fs、模拟温度为320 K,对以丁腈橡胶为基质,芳纶纤维... 在纳米尺度下,将纤维表面近似成平面与基质聚合物结合,构建了丁腈橡胶与海泡石纤维、芳纶纤维及碳纤维三种物质的界面结构。采用COMPASS力场、正则系综及周期性单元,设定时间步长为1 fs、模拟温度为320 K,对以丁腈橡胶为基质,芳纶纤维、海泡石及碳纤维分别为填料的界面结合能进行了20 ps的分子动力学模拟计算。结果发现,三种纤维与丁腈橡胶之间的结合能分别为8393.05,1055.23,994.49 kJ/mol,其中海泡石纤维界面结合能中,静电力大小是范德华力的3.2倍,但方向相反。碳纤维与橡胶分子之间的结合能完全为范德华力,这与碳纤维分子完全没有极性相符。芳纶纤维与橡胶分子之间的结合能中,静电力与范德华力同向,其中范德华力的贡献超过80%。 展开更多
关键词 分子动力学 范德华力 丁腈橡胶 材料复合 COMPASS力场 界面结合能 静电力
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S304/Q235矫直过程中界面结合能的计算分析 被引量：1
5
作者 桂海峰 王亚东 +2 位作者 李海 张康康 邢彤 《重型机械》 2020年第5期104-108,共5页
通过在Materials Studios软件中对不锈钢S304/普碳钢Q235复合材料进行第一性原理分析,计算出复合材料的界面结合能;通过在Abaqus有限元模拟软件中对双金属复合板进行十一辊矫直模拟计算,分析出矫直过程中复合板的结合层中弹性应变和塑... 通过在Materials Studios软件中对不锈钢S304/普碳钢Q235复合材料进行第一性原理分析,计算出复合材料的界面结合能;通过在Abaqus有限元模拟软件中对双金属复合板进行十一辊矫直模拟计算,分析出矫直过程中复合板的结合层中弹性应变和塑性应变的能量变化,并进行数据对比。结果证明:在矫直过程中,矫直辊对双金属复合板产生的能量不足以导致复合板发生界面断裂等现象。 展开更多
关键词 复合材料 界面结合能 矫直过程 有限元模拟
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基于第一性原理的涂层WC/α-Ti界面结合能、稳定性及电子结构的研究
6
作者 候逸群 张锁怀 +1 位作者 徐少丽 丁鑫 《热加工工艺》 北大核心 2021年第10期75-80,85,共7页
运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对WC/α-Ti界面性能进行了研究。研究内容包括:界面结合能、界面稳定性、界面电子结构及界面结合机制。结果表明:WC(001)与α-Ti(001)各自拥有较小的表面能,且两者之间错配度较小,γ角也互相一致... 运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对WC/α-Ti界面性能进行了研究。研究内容包括:界面结合能、界面稳定性、界面电子结构及界面结合机制。结果表明:WC(001)与α-Ti(001)各自拥有较小的表面能,且两者之间错配度较小,γ角也互相一致,故建立了WC(001)/α-Ti(001)界面;其次考虑到α-Ti(001)与WC(001)堆积方式以及WC用以构成界面终端原子(C-终止,W-终止)种类的不同,总共建立了6种界面模型。研究结果还表明,以C原子为终端原子,且堆积方式为空心位点方式堆积的界面,拥有最高的结合能(9.53 J/m^(2))、最小的界面距离和最大的界面稳定性;差分电荷密度图以及分波态密度图(Pdos)表明,以C-终止、空心位点方式堆积的界面处,形成了强烈C-Ti共价键。 展开更多
关键词 WC/α-Ti界面 界面结合能 第一性原理
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二维MoS_(2)压痕过程异质界面范德瓦耳斯力引起的撕裂行为 被引量：1
7
作者 李耀华 董耀勇 +1 位作者 董辉 郑学军 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第19期192-200,共9页
结合扫描电子显微镜视频模块和原位纳米力学测试系统,采用纳米压痕法研究了二维材料范德瓦耳斯异质结构的剥离撕裂行为.利用湿法转移将化学气相沉积法制备的二维MoS_(2)纳米片,在SiO/Si基底上组装成MoS_(2)/SiO异质结构,然后采用原位力... 结合扫描电子显微镜视频模块和原位纳米力学测试系统,采用纳米压痕法研究了二维材料范德瓦耳斯异质结构的剥离撕裂行为.利用湿法转移将化学气相沉积法制备的二维MoS_(2)纳米片,在SiO/Si基底上组装成MoS_(2)/SiO异质结构,然后采用原位力学杆探针对其实施压入实验.钨探针压入MoS_(2)纳米片形成W/MoS_(2)/SiO新的异质结构.探针回撤过程,黏附作用使二维MoS_(2)纳米片从SiO/Si基底剥离形成鼓包,达到一定高度后沿针尖接触圆弧线发生不完全穿透断裂.未断裂部分开始发生沿两个长条形裂纹面解理同时MoS_(2)/SiO界面分离,随后MoS_(2)纳米片发生大面积撕裂现象.通过密度泛函理论计算范德瓦耳斯异质界面结合能密度,结果表明MoS_(2)/W的界面结合能密度比MoS_(2)/SiO更大,解释了MoS_(2)纳米片在异质界面范德瓦耳斯力引起的黏附剥离现象.基于薄膜撕裂模型,利用扫描电子显微镜实时记录的MoS_(2)2纳米片剥离高度和撕裂长度,可确定MoS_(2)断裂强度为27.055 GPa和应力-应变关系.密度泛函理论计算结果表明,MoS_(2)断裂强度为21.7—32.5 GPa,应力-应变关系与薄膜撕裂模型实验测量结果基本一致.该工作有望在探究二维材料断裂强度、二维材料及其范德瓦耳斯异质结构器件的组装、拆卸的操控与可靠性设计方面发挥重要的指导作用. 展开更多
关键词 范德瓦耳斯异质结构 撕裂 界面结合能密度 断裂强度
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