聚合物納米纖維力學行為和力學性能的分子動力學研究.pdf

1、本文討論了模擬聚合物納米纖維力學行為的分子動力學數(shù)值方法，并用該方法預測了聚氧化乙烯納米纖維的有關力學行為和力學性能。 本文首先綜述了聚合物分子動力學數(shù)值模擬領域已取得的研究成果。建立了適合于模擬聚合物納米纖維力學行為和性能的分子動力學計算模型。研究了聚氧化乙烯納米纖維在馳豫和軸向拉伸狀態(tài)下的力學行為、力學性能以及變形機理。建立了模擬含分子鏈末端缺陷的聚合物纖維的分子動力學“摩擦”模型，提出了聚氧化乙烯納米纖維力學性能隨其截面尺

2、寸，分子鏈質量變化的預測公式，并得到了驗證。研究表明本文提出的分子動力學模型和分析方法適合于研究聚合物納米纖維的力學行為和力學性能。主要結論有： 在聚氧化乙烯納米纖維馳豫過程中，橫截面方向的變形與常規(guī)情況下軸向壓縮時橫向出現(xiàn)膨脹的泊松效應相反，出現(xiàn)負泊松效應。 聚氧化乙烯納米纖維初始彈性模量存在軟化現(xiàn)象，其初始模量的軟化程度隨截面尺寸的增加而減弱。聚氧化乙烯納米纖維應力應變關系表現(xiàn)為非線性彈性，拉伸模量隨應變增大而提高，

3、表現(xiàn)為明顯的“應變剛化”行為。本文從原子間相互作用勢和小尺寸下的表面效應兩方面對應變剛化現(xiàn)象作了解釋。 自由表面會影響聚氧化乙烯納米纖維的力學行為和力學性能。變形從表面晶格開始向內部品格深入，變形過程中出現(xiàn)橫向位錯。截面尺寸越大，截面內局部分子鏈發(fā)生初始錯動以及最終形成新品格的應變值就越高，從發(fā)生初始錯動到形成新晶格所經(jīng)歷的應變區(qū)間也越長。 軸向拉伸過程中，當應變增長到一定程度時，聚氧化乙烯分子鏈的排列形式會出現(xiàn)從單斜品