使用ReaxFF反应力场对一个多聚二甲基西洛) 聚合物的热分解进行模拟
Kimberly Chenoweth1, Sam Cheung, Adri C T van Duin
1Materials and Process Simulation Center, Division of Chemistry and Chemical Engineering, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, USA.
Journal of the American Chemical Society
|May 12, 2005
概括
扩展了ReaxFF的反应力场,以研究聚二甲基素 (PDMS) 的故障. 分子动力学模拟显示Si-C键裂变启动PDMS分解,甲作为主要产物,压力显著降低了分解速度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学计算化学
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 聚二甲基) (PDMS) 是一种广泛使用的聚合物.
- 在极端条件下了解PDMS故障机制对于其应用至关重要.
- 现有的模型可能无法在高温,高压和添加剂下完全捕捉PDMS行为.
研究的目的:
- 调查PDMS的热和压力引起的故障.
- 探索各种添加剂对PDMS稳定性的影响.
- 验证和扩展ReaxFF对碳-系统的反应力场.
主要方法:
- 为碳-系统开发和应用扩展的ReaxFF反应力场.
- 分子动力学 (MD) 模拟以建模PDMS分解.
- 对反应产物 (例如甲) 和动力学 (阿雷尼乌斯参数) 的分析.
主要成果:
- PDMS的分解开始于Si-C键裂解,产生CH(3) 基和聚合物基,导致甲的形成.
- 增加的压力显著降低了PDMS分解的速度.
- 添加臭氧降低PDMS分解温度,而水和SiO(2) 的短期影响最小. 一氧化延迟了最初的碳化合物生产.
结论:
- 扩展的ReaxFF力场准确模拟PDMS分解,与实验数据保持一致.
- Si-C 键裂变是PDMS热失效的主要途径.
- 压力和臭氧等特定添加剂极大地影响PDMS的化学稳定性,为材料设计提供了洞察力.
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