功能化石墨烯-聚合物體系的分子間相互作用力的分子動力學模擬研究.pdf

1、一個原子厚度、sp2雜化的二維層狀石墨烯具有一系列不尋常的力、熱和電學性質。石墨烯獨特的力學性質已經吸引許多國際研究組織用它來進行加強材料的研究。本論文利用基于COMPASS力場的分子動力學模擬研究石墨烯和不同聚合物分子間的相互作用。文中研究了聚合物結構、構型及石墨烯寬度對聚合物結合的影響，此外，考察了聚合物鏈交叉耦合功能化石墨烯的模擬。
　　 模擬結果表明，石墨烯/聚合物體系的相互作用能不僅與聚合物的單體結構有關，與其構型也有

2、密切關系。芳香環(huán)聚砒咯和聚酰亞胺與石墨烯具有強的相互作用，π-π鍵相互作用是強相互作用的根本原因；與碳納米管和石墨烯發(fā)生相互作用時，螺旋結構的聚苯乙炔(PPA)為了維持其原來螺旋狀的分子構型，分別與碳納米管和石墨烯形成包覆和包裹吸附。此外，模擬結果顯示，石墨烯/聚合物體系的相互作用能與石墨烯的寬度有著一定的依賴關系。對聚砒咯/聚酰亞胺而言，當石墨烯寬度小于2 nm時，相互作用能隨寬度的增加而增強并在2 nm處達到最大，此后，相互作用能隨

3、石墨烯寬度的增加而減小；對于聚甲基丙烯酸甲酯分子，當寬度小于3 nm時，體系的相互作用能與寬度成距比并在3 nm處取最大值，此后，相互作用能與石墨烯寬度成反比；對聚乙烯/石墨烯體系而言，體系的相互作用能對石墨烯寬度沒有明顯的依賴。因此，對于不同原子數目、不同分子結構的聚合物與石墨烯發(fā)生相互作用時，將存在一個最佳寬度的石墨烯。
　　 本論文的模擬結果還表明，功能化石墨烯的不平坦的官能團平面可能會與聚合物間形成交叉耦合相互作用。那樣