聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的分子动力学模拟研究*

• 作者: 孙伟峰 王暄
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 分子动力学模拟 聚合物纳米复合物 聚酰亚胺 纳米颗粒
• 年，卷（期）: 2013,（18）
• 页码范围: 358-366
• 页数: 9页
• 字数: 5958字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.62.186202

摘要

通过分子动力学模拟对聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的形态结构、热力学性质、力学特性进行计算，分析其随模拟温度和纳米颗粒尺寸的变化规律。模拟结果表明，聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物为各向同性的无定形态结构，铜纳米颗粒与聚酰亚胺基体之间通过较强的范德华作用结合在一起使结构更加稳定，铜纳米颗粒表面多个原子层呈现无定形状态，在铜颗粒和聚酰亚胺基体之间形成界面层，界面区域随颗粒尺寸和温度的增加分别减小和增加。聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的等容热容随着颗粒尺寸增大而明显增高，随温度变化比聚酰亚胺体系更为缓慢，在较低温度下较小颗粒尺寸复合物的热容比聚酰亚胺体系更低。聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的热压力系数随颗粒尺寸增加而显著增大，比聚酰亚胺体系的热压力系数更小，且随温度升高而减小的程度要小得多。聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的热力学性质表现出明显的尺度效应，温度稳定性明显高于聚酰亚胺体系。聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的力学特性表现出各向同性材料的弹性常数张量，具有比聚酰亚胺体系更低的杨氏模量和泊松比，随温度升高分别减小和增大，与聚酰亚胺体系随温度的变化趋势相反，且杨氏模量的温度稳定性显著提高，同时泊松比随纳米颗粒尺寸增大而减小，具有明显的尺度效应。加入铜纳米颗粒形成复合物可获得与聚酰亚胺体系显著不同的力学新特性。