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分子动力学法建立不同压强温度对氟硅橡胶分子的影响
    本研究从微观结构出发,提出一种基于Materi-als studio软件建立氟硅橡胶分子初始晶胞,使用分子动力学法建立不同压强温度对氟硅橡胶分子的影响,通过微观结构的变化来揭示不同海拔下复合绝缘子表面结构的变化规律,以此来从原子层面解释氟硅橡胶分子密度、力学性能以及分子链运动的变化,研究成果对分析硅橡胶复合绝缘子的绝缘性能变化提供一定的价值理论基础。
    采用Materials studio 7. 0软件建立甲基乙烯基硅橡胶模型,然后选择Forcite Plus模块对甲基乙烯基硅橡胶分子聚合度为10的分子单链进行能量最小化和几何结构优化,优化过程中采用精确计算法 smart)调节原子间的键长和键角,最大迭代次数5 000,计算范德华力时,选用基于原子(Atombased)的方法,设置一个截断距离,优化过程截断距离为18. 5人。有研究发现在模拟过程中选取101J个单元所建立的聚合物即可满足精度要求[[I S]r所以我们建立聚合度为10的氟硅橡胶,优化前后分子能量的变化见表1。考虑到我们模拟的甲基乙烯基硅橡胶是片段分子单链结构,单包方向的无定向性即运算的方便性,选择建立晶格参数三边均为30人(1A=100 m)的立方空胞,然后选择AmorphousCell模块构建密度为0. 98 g/em;  Task为packing(填充)的9条分子单链,此时建立3种不同体系的初始模型,建立的初始氟硅橡胶分子模型见图t。
    单胞初始模型建立之后,我们需要在各压力、温度之下对模型进行NPT分子动力学(MD)平衡,获得温度、能量随时间的变化曲线,分子模型达到平衡后,再分析力学性能。首先,选择Forcite Tool中的Calculate对话框,将Task设置为Dynamic(动力学),计算精度(Quali-ty) : medium,点击more,先选择正则系综(canonicalensemble  NVT系综)进行一次动力学平衡,然后选择等温等压系综(constant一pressureconstant一tem-perature ensemble  NPT系综),初始速度(initial ve-locities) : Random,温度(Temperature)分别设置为298 I,400 I,500 I,时,a7步长为1 fs,模拟时,a7为200 ps,压力分别设为0. 000 1 GPa, 0. 001 GPa,0. O1 GPa,其中控温采用扩展拉格朗日体系方法的Nose法,点击Run,开始对初始的低密度模型进行
压缩。因考虑到实际应用中氟硅橡胶绝缘子用途较广,地区气候不一,故温度、压力设置参数如上,同时参考了高电压试验技术及高电压绝缘等相关书籍。分子动力学模拟得到以下分子结构,见图t。www.tianjiexiangsu.com
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