聚酰亚胺/KTN复合材料结构与性能的模拟研究

发布时间：2024-05-16 20:20

　　近年来，由于聚合物基无机纳米复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景，受到众多科研者的关注。本文通过计算机模拟手段，基于第一性原理和分子动力学方法对聚酰亚胺/KTN复合材料的结构和性能进行研究，分析钾空位对KTN电子结构和性质的影响，分析不同掺杂比例、尺寸和形状的KTN粒子对复合材料微观结构及性能的影响。 首先构建KTN及空位模型，利用第一性原理计算分析其电子结构和性质的变化。随后构建聚酰亚胺/KTN复合模型，用分子动力学方法计算聚酰亚胺与纳米KTN粒子表面的相互作用能，研究不同掺杂比例和不同形状的纳米KTN对表面相互作用能和表面键能的影响，探究聚酰亚胺与纳米KTN分子间的键合形式。最后利用多尺度建模方法构建聚酰亚胺/KTN复合模型，利用分子动力学方法研究不同粒径纳米KTN粒子对聚酰亚胺机械性能的影响，并通过分析界面键能和颗粒表面原子数目来研究小尺寸效应。 模拟结果表明：在KTN晶体中，由于钾空位的出现，Ta原子位移大于Nb的原子位移，Nb原子和O原子之间的键能作用更强。KTN粒表面原子的键能在2.058-12.988kcal/mol之间，纳米颗粒与基体通过范德华力和氢键结合在一起。相同...

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-2纯KTN的态密度

(a)总态密度(TDOS)(b)分态密度(K,O,Nb,Ta)(a)Thetotaldensityofstate(TDOS)(b)ThepartialdensityofstatePDOS(K,O,Nb,Ta)图2-2纯KTN....

图2-3具有0KV空位和1KV空位的KTN的部分态密度区域（-8eV6eV）

图2-3具有0KV空位和1KV空位的KTN的部分态密度区域（-8eV6eV）Fig.2-3Thedensityofstate(-8eV~6eV)oftheKTNwith0KVand1KV为了研究补偿电子对晶体电子结构的影响，对具有0KV空....

图2-4KTN的差分电子密度图

(b)具有0KV空位的KTN，(c)具有1KV空位的KTN(a)PureKTN,(b)KTNwith0KV,(c)KTNwith1KV图2-4KTN的差分电子密度图Fig.2-4Theelectrondensitydifferenceof....

图3-1聚酰亚胺/KTN复合物模型

亚胺/KTN纳米复合材料内部微观结构有更好因，通过分子动力学方法，本章通过计算PI能，研究不同掺杂比例和不同形状的纳米KTN影响。在探究聚酰亚胺与KTN纳米颗粒分子亚胺基体和不同形状的KTN纳米团簇粒子的/KTN复合材料模型构建ialsStudio5.5软件....

本文编号：3974858