基于分子动力学的密封材料界面结合能研究

简介

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%。