POSS对聚乙烯力学性能的深度分析：分子动力学模拟揭示的关键影响

该篇论文《POSS对聚乙烯力学性能影响的分子动力学模拟》发表于2011年12月的哈尔滨工程大学学报，由李君、孙毅和曾凡林三位作者完成。他们采用分子动力学方法，针对聚乙烯（PE）这一主要材料，研究了多面体笼状有机硅氧烷（POSS）作为侧链引入对PE力学性能的影响。 研究的核心内容包括建立四种聚合物模型，即纯PE以及含有不同比例POSS的杂化材料。通过计算得到的体积-温度关系曲线，研究人员能够确定这些材料的玻璃态转变温度（Tg）。结果显示，尽管POSS对PE的Tg影响较小，但其对PE的弹性模量产生了显著影响。弹性模量在POSS比例增加时呈现出先减小后增大的趋势，随后又趋于减小。 通过应力应变涨落分析，论文揭示了弹性模量变化背后的物理机制：Tg主要取决于主链的扭曲和主链间的相对运动；而POSS单体与主链之间的范德华力是导致弹性模量增强的关键因素。这表明POSS的引入不仅影响了聚合物的结构稳定性，还通过非共价相互作用改变了材料的力学行为。 该研究提供了一个深入理解POSS对聚乙烯材料微观结构和宏观性能影响的重要视角，对于设计高性能聚合物复合材料具有理论指导意义。分子动力学模拟作为一种强大的工具，在材料科学领域中的应用进一步展示了其在探索复杂化学系统行为方面的潜力。