【计算教程013期】计算两种聚合物的混溶性(视频)

目的

演示Amorphous Cell和Forcite工具在聚合物性能计算上的应用。

背景

在聚合物研究领域，原子模拟工具的更普遍用途是预测聚合物的相容性。聚合物的可混合性预测是生产新型聚合物规避专利风险的理想思路。
通常将具有期望性能的一对（或更多）聚合物混合，以期所得混合物具有改进的性能。可以使用Materials Studio确定任何数量的聚合物的溶解度参数，内聚能密度(CED)和Flory-Huggins相互作用参数。
研究高分子的同学请重点关注一下这里的操作。
因为我不是高分子出身的，所以后面的公式部分只能生硬给大家翻译，大家愿意研究的自行学习。
本次实操用的是Materials Studio 2018。

1

新建一个名为miscibility的project

2

将MS里面的相关设置进行reset

如果你之前的电脑做过Amorphous Cell和Forcite计算，你应该和我一样做这步操作。
Tools | Settings Organizer

3

使用Build | Build Polymers | Homopolymer建立polystyrene 和 polypropylene

Libray: olefins
Repeat unit: propyleneChain length: 18Tacticity: SyndiotacticLibray: vinylsRepeat unit: styreneChain length: 18Tacticity: Syndiotactic

4

优化这两个聚合物短链

Modules | Forcite | CalculationTask: Geometry OptimizationMore... Max. iterations: 200

5

使用Amorphous Cell构建非晶混合物

Modules | Amorphous Cell | CalculationComposition：Polystyrene.xsd Polypropylene.xsdDensity to 0.9 g/cm3点一下Project Explorer中的root

6

优化生成的cell

如果构建的单元已经被较好地平衡了，也就是说，已经进行了适当地调整，那现在就可以执行production run来生成结构了，该结构将被用于内聚能密度的计算。然而刚建好的cell是不合理的，有真空区，需要执行进一步的short equilibration run和short production run。教程中平衡和实跑动力学都是很短时间作为演示的，各位发文章都要按需文献多跑啊。longer production run将会给出更准确的结果。
Modules | Forcite | CalculationTask: DynamicsMore...Dynamics tab- Ensemble: NVTThermostat tab-Thermostat: Velocity Scale.

7

 NVE再跑一次

Dynamics tab- Ensemble: NVEFrame output every：500 跑完有11帧点个File | Save Project防猝死

8

计算内聚能密度cohesive energy density

Modules | Forcite | CalculationTask：Cohesive Energy Density双击Polystyrene.xtdFrame filter：ALLMore... Include structure in study table checkboxPolystyrene.txt  Cohesive energy density & solubility parameters
内聚能密度用于确定聚合物的混溶性。每单位体积的混合能量与共混物和纯组分的内聚能密度有关，如下所示：

其中ϕA和ϕA是混合系统中A和B的体积分数。可以仅使用一种聚合物组分，以与上述相同的方式计算前两项。
通常，聚合物共混物的混合能量为正，表明混合需要能量。通常用无量纲的Flory-Huggins参数χ表示：

相对于Flory-Huggins理论中使用的体积单位来表示混合能量。Flory-Huggins参数的常见近似值是：

其中v是用于χ的参考体积，而δ是溶解度参数：

本教程生成的结果使您可以评估所有这些属性。This is the end of the tutorial.

---

动动小手加星标，浏览文章不迷路！不用每天花费时间刷信息流也可以随时看到自己喜欢的内容啦！

往期推荐
万事屋告示牌
招聘话题小编

⭐我们希望你

擅长写各类硕博热点话题，内容有趣，有料，有思想

⭐简历投递

1. 投递邮箱：[e-mail]2.扫描左侧海报中的二维码，添加负责人微信
关注我们

点了“在看”的小哥哥小姐姐

今年发IF>10一作