基于三维椭球模型的构象弹性理论

基于合理的旋转异构态模型得到二维链构象分布函数,通过假设构象态消失规则得到的构象弹性理论能很好地描述高分子材料的橡胶弹性．本研究利用三维椭球模型,考虑各向异性的形变过程,对构象弹性理论进行了进一步修正;并且利用修正后的理论计算全同立构聚丙烯（iPP）的应力应变关系．理论结果成功地描述了在形变过程中,由于结构变化对自由能、熵及内能变化的影响．此外,对高分子凝聚态多尺度衔接问题也作了初步探索．     

水在纳米管道中流动行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了纳米管道内水分子的流动行为. 考察了压强差、 管道直径和管道长度对通量的影响, 验证了流体在直径为2～2.8 nm管道中的流动行为符合Hagen-Poiseuille(HP)方程. 研究发现, 末端效应具有长度依赖性, 对于较短的管道其末端效应更为显著. 为了深入了解真实非均匀管道的流动行为, 使用直径不同的2种管道以不同的连接顺序组合成4种非均匀管道模型, 最终得到了不同的流量. 提出了二元管道模型, 对非均匀管道内的流动行为进行了初步探讨.     

聚合物纳米球结晶机理的计算机模拟

本文基于位置有序参数(SOP)分析了利用图形处理器(GPU)加速的分子动力学程序GMD模拟含有4.5万和36万个CH2联合原子的聚乙烯纳米球的分子动力学结晶过程中结晶度的变化,并使用Avrami方程得到了不同温度下的结晶指数.与一般实验结果相同,该指数n不为整数.我们提出了二元混合模型,认为纳米线团的结晶行为由两种机理按一定比例组成.当结晶温度升高时,两种尺寸的纳米线团的Avrami指数均升高并接近4,结晶机理趋向三维生长和均相成核.当温度低时,晶核多在接近纳米球的表面生成,Avrami指数趋近于1.我们对体系结晶成核阶段结束时晶核沿纳米球的径向分布进行了分析.结果表明Tn=0.60时晶核的生成位置接近表面,而Tn=0.68时晶核出现一个接近纳米球内部的峰.该结果与二元混合模型的Avrami指数的分析结果相吻合.     

用耗散粒子动力学方法研究高分子链取向对形变液滴回缩法测定界面张力值的影响

在利用形变液滴回缩法(DDRM)测量了分子共混体系界面张力的过程中, 要求椭球液滴内高分子链应力松弛速度远快于椭球的回缩速度. 我们建立高分子链取向模型, 用耗散粒子动力学研究高分子链的取向及应力松弛对界面张力测量值的影响. 结果表明, 当高分子链沿着流场方向取向时, 应力是否完全松弛对界面张力测量值的影响较大, 当高分子链取向方向垂直于流场方向时, 应力是否松弛对测量值影响较小.     

分子动力学方法研究聚甲基乙烯基醚／水体系中氢键和准氢键的结构与分布

用分子动力学方法模拟室温下不同浓度的聚甲基乙烯基醚／水体系的微观溶剂化结构．得到的径向分布函数和氢键给体和受体距离分布表明,聚合物与水形成的氢键比水之间形成的氢键短约0．005nm．准氢键C—H…O的数目是范德华作用对的7．2％．我们发现,在各浓度下,水分子并不能均匀地分布在聚合物结构单元上,即使在很稀的溶液（3．3％,质量分数）中,仍然有10％左右的醚氧没有和水分子形成氢键．这说明在溶液中,不但高分子链间有紧密的接触,而且高分子链内的链段间也有紧密的接触,导致链上的一些醚氧不能和水分子有效地接触而形成氢键．准氢键随浓度的变化和氢键的变化趋势类似,但形成准氢键的结构单元数目与形成氢键的结构单元数目比值在0．2附近．文献上用动态DSC测量低分子量聚甲基乙烯基醚（PVME）水溶液的相转变焓发现,在浓度为30％左右有一转折,与本模拟所得出的在浓度为27％左右氢键和准氢键比例的转折相关,这给相转变焓的转折点提供了分子尺度的微观解释．另外,浓度小于54％的溶液中存在“自由水”,在86％的浓溶液中每个结构单元大约与1．56个水分子缔合．     

2-亚胺-1,10-邻二氮杂菲铁(Ⅱ)类催化剂活性与中心金属原子净电荷的关系

应用金属原子净电荷相关性(MANCC)方法研究了铁(Ⅱ)类催化剂活性. 取代基的电子效应占主导作用的催化剂, 活性与中心金属原子净电荷有较好的相关性. 当取代基呈供电子效应时, 催化剂活性随着电荷的增大而升高, 当取代基呈吸电子效应时, 催化剂活性随着电荷的增大而降低. 在此基础上推测烯烃聚合反应催化过程中可能存在两种不同的活性中心, 一种是[LFe-R]⁺, 另一种是[LFe-R]²⁺或[Fe(Cl)RL]⁺. 当取代基的电子效应和空间效应均对活性有影响时, 发现催化剂的两卤素净电荷差值越小, 催化活性越强.