| 界面水分子扩散对超高分子量聚乙烯摩擦学性能影响的反应分子动力学模拟研究 |
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| 引用本文： | 郑庭,谷靖萱,程启昊,张会臣.界面水分子扩散对超高分子量聚乙烯摩擦学性能影响的反应分子动力学模拟研究[J].高分子学报,2024(2):222-234. |
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| 作者姓名： | 郑庭 谷靖萱 程启昊 张会臣 |
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| 作者单位： | 大连海事大学船舶与海洋工程学院 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(基金号51909023,51775077)；;辽宁省自然科学基金面上项目(基金号2021-MS-140)；;中央高校基本科研业务费专项资金(项目号3132023122,3132023516)资助项目； |
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| 摘 要： | 采用基于反应力场(ReaxFF)的分子动力学模拟方法，研究了摩擦界面水分子向超高分子量聚乙烯(UHMWPE)基体扩散和渗透的基本过程.分子模拟结果表明：摩擦过程中，水分子稳定吸附在Fe板表面，并与聚乙烯链形成分子内摩擦，使聚乙烯分子产生剪切变形.当Fe板表面存在纳尺度外凸结构时，其在UHMWPE表面的耕犁作用更为显著，使摩擦界面的内摩擦力显著增加.当摩擦速度增加时，摩擦界面原子温度显著升高.在水润滑条件下，界面水分子逐渐扩散到UHMWPE基体中，引起相邻聚乙烯链之间的原子距离增加，这导致聚乙烯链之间的相互作用强度降低.此外，摩擦界面处还伴随着水分子中氢氧键断裂，并引起相应原子的电荷跃变.此时，水氧原子与Fe原子形成Fe―O化合物，且具有与Fe2O3相似的晶体结构.水分子扩散进入UHMWPE内时，还引起其周围聚乙烯分子的电荷发生改变，造成UHMWPE表层原子电荷分布不均匀.
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| 关 键 词： | 反应分子动力学模拟 超高分子量聚乙烯 水分子扩散 分子键断裂 电荷转移 |
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