material studio简介

1、MS在研究表面活性剂介观模拟中的应用专业：物化 姓名：符利梅 学号：091102041 一、简介MesoDyn是一种可以在较长时间、空间尺度上模拟复杂流体体系行为的动力学方法。可以模拟包括聚合物熔融、共混在内的一系列行为。由于这种旨在阐明在工业上非常重要的介观结构及其动力学过程，所以它已经在科研以及工业部门受到了广泛的注意。介观结构一方面可以在宏观上对材料的性质产生很大的影响，另一方，通过处理，它的行为又可在微观的时间尺度上（与弛豫相同级别）进行描述。体系的动力学过程可以通过一组朗之万方程描述。简单的来说，它们是考虑了体系噪音影响后的成分密度扩散方程。通过数值反演的方法，可以模拟成分密度的变化

2、，其初始结构式具有一定周期性边界条件，大小在10-1000nm左右的均一混合物。MesoDyn使用粗颗粒度来描述复杂流体的行为，对体系进行动力学模拟，得到体系密度和势能场随时间的演变过程。如果分子间排斥作用力足够大，自由能将通过分层达到极小。体系的粗颗度方法包含两个组成部分；一是通过使用具有相同响应函数的高斯链代替高分子链来描述体系，二是通过有效地外部势能引入非理想体系，势能大小有不同的二元成对的珠子的Flory-Huggins相互作用参数决定。静电作用可以通过Flory-Huggins相互作用参数引入，或被明确的引入体系中的每个珠子。模拟所用盒子尺寸为32nm*32nm*32nm,所有珠子的

3、扩散系数为10-7cm2s-1,模拟温度为298k，体系的噪音参数为100，可压缩参数为10，网格比例尺为1.1543。模拟步长为50nm,总步数为1000。二、计算其计算过程步骤如下：以水溶液中表面活性剂月桂醇聚氧乙醚硫酸钠（AES）和十二烷基硫酸钠（SDS）部分性能对比的介观模拟为例,使用的是material studio4.4中的MesoDyn模块。用A,E,S,W珠子分别表示-CH2CH2CH2-，-C2H4O-，SO42-，H2O。另一个非常重要的参数为不同化学组分之间的相互作用能，可通过Blends模块计算获得的chi参数通过公式计算获得。1、在3窗口中珠子结构表示如下图： -CH

4、2CH2CH2- -C2H4O- SO42- H2O2、在MesoDyn Claculation对话框中设置参数：3、设置好后进行计算： 4、 计算结果为：（1）SDS水溶液在不同浓度下的等密度图 1% 5% 20% 30% 40% 50%(2)AES水溶液在不同浓度下的等密度图 1% 5% 20% 30% 40% 50%三、分析(1)SDS胶束形貌的转变更快，迅速完成了从球形椭球状蠕虫状网状的转变。而AES形貌转变则相对较慢，最终也只是形成了蠕虫状结构。这种在相同浓度范围里的不同形貌变化表明亲水性作用在胶束形成中起着重要的作用。(2)体系的等势图，可明显看出SDS比AES在更低浓度下就开始有胶束的形成。AES中增加了亲水性强的聚氧乙烯链，水合能力增强，CMC增大。此外从形貌可看出SDS的尺寸较大，而SDS的极性头小于AES，憎水基和电荷相同