聚乙烯-蒙脫土納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形態(tài)與介電性能仿真.pdf

1、工業(yè)上，聚乙烯是一種應(yīng)用很廣泛的絕緣電纜材料，在電場的長期作用下，聚乙烯的絕緣性能會降低甚至擊穿，所以提高聚乙烯的絕緣性能具有重要的意義。由于尺度效應(yīng)和界面效應(yīng)以及實驗儀器精度的問題，僅通過實驗現(xiàn)象已無法滿足對材料的改性和設(shè)計的研究，因此我們采用分子模擬技術(shù)來研究PE以及PE/MMT納米復(fù)合材料的性質(zhì)。
　　本文利用Materials Studio軟件構(gòu)建無定型聚乙烯、蒙脫土、十八烷基三甲基氯化銨、聚乙烯/蒙脫土模型以及各種聚乙烯

2、缺陷模型。運用分子力學(xué)方法對上述模型進行優(yōu)化得到最優(yōu)的構(gòu)型以及勢能參數(shù)，在此基礎(chǔ)上進行分子動力學(xué)模擬得到分子的運動軌跡，分析這個運動軌跡可以得到能量、形態(tài)結(jié)構(gòu)、極化強度等性質(zhì)。利用密度泛函理論分別計算聚乙烯中含有不同化學(xué)缺陷分子的陷阱深度。
　　通過構(gòu)建含有一層水分子的蒙脫土模型可以得出，MMT在水中溶脹是由于H鍵的作用，插層劑的插入可以增加MMT片層的層間距，對MMT進行改性，可以使MMT從親無機的性質(zhì)變成親有機的性質(zhì)。通過對P

3、E、PE/MMT納米復(fù)合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)性質(zhì)分析可知，PE/MMT納米復(fù)合材料比PE具有更低的能量，結(jié)構(gòu)也更穩(wěn)定，模擬過程中也更快達到平衡狀態(tài)。通過計算的結(jié)合能可知，聚乙烯與蒙脫土之間是通過較強的范德華力和靜電力結(jié)合在一起。通過計算PE、PE/MMT納米復(fù)合物的極化強度可知，在相同的電場強度作用下納米復(fù)合物的極化強度比聚乙烯的極化強度要高，并且隨溫度的升高極化強度也有所提高。通過對聚乙烯中的一些化學(xué)缺陷進行計算，可知聚乙烯分子中含有