分子动力学

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Abstract(#br)In this study, we investigate interfacial phenomena in nanocomposites of the ‘core-shell’ type based on fumed silica nanoparticles (core) and linear polydimethylsiloxane, PDMS, (shell) of low molecular weight (~3 kg/mol). In particular, we study the interfacial polymer in terms of the amount and dynamics and compare between two methods of nanocomposite preparation, the simple impregnation (liquid phase method) and the relatively new and environmentally more friendly mechano-sorption modification, MSM (gas phase method).

糠醛是一种重要的精细化工平台化学品，具有广泛的应用和市场前景。然而，由于生物质水解产物中糠醛浓度较低，从稀水溶液中分离糠醛存在能耗大、难度大的问题。本文提出了一种高效节能的糠醛分离技术——基于乙烯基改性聚二甲基硅氧烷( PDMS )膜的渗透汽化法。为了考察乙烯基对PDMS膜渗透汽化性能的影响，采用Materials Studio分子动力学( MD )模拟，其中乙烯基表现出有益的影响。随后，利用乙烯基三乙氧基硅烷交联PDMS，制备了一系列不同乙烯基含量的乙烯基改性PDMS膜，该膜在65  ℃下对3.0  wt %糠醛水溶液的分离因子为49.1，糠醛通量为737.6   g   m-2 h-1，较原PDMS膜分别提高了20.5 %和37.2 %，符合MD模拟的预期。本工作证明了MD模拟和乙烯基改性在制备高分离性能的糠醛渗透汽化膜方面的潜力。

采用分子动力学模拟方法研究了热界面材料聚二甲基硅氧烷( PDMS )的传热影响因素，结果表明，非晶PDMS比晶态PDMS具有更大的热导率，较长的链段有利于热导率的提高。根据上述结论，分析了骨干上结构的差异。研究发现，非晶态PDMS骨架具有较为平整的扭转势面，从而与结晶态PDMS相比具有一定的转动柔软性。更有意思的是，通过二面角的分布，我们还发现非晶态PDMS主链的二面角分布随链长的增加而保持恒定，但对于晶态PDMS，对于长链，二面角向小角度移动，表明非晶态PDMS具有相对稳定的主链结构。通过计算声子态密度( PDOS )，我们发现更多的硅( Si )和氧( O )原子有利于骨架的振动，从而提高了热导率。总之，通过模拟，我们得出了这6个因素(非晶状态、朗格链、良好的转动柔软性、更强的振动、更多的Si和O原子以及沿热流方向更高密度)对热导率正向影响，可以为选择更好的构型提高热导率提供可靠的理论依据。