高分子物理运动三维虚拟实现设计与研宄ComputerSimulationofPolymerThermalMovementDesignandSimulationParametersYanXiujuan(西安科技大学，西安710054)(Xi’anUniversityofScienceandTechnology，Xi’an710054，China)摘要：高分子热运动是高聚物的结构与性能间的内在联系的桥梁，它从本质上揭示出不同高分子结构与性能之间的关系。利用计算机仿真技术将高分子热运动进行仿真实现，是将微观的高分子运动形态和理论知识通过计算机手段使其形象化、视觉化。将高分子热运动的特点和高分子溶液运动的特点通过计算机仿真技术进行模拟实现。这将有助于进一步认识和了解高分子热运动也有助于高分子材料专业的相关教学。Abstract:Theperformanceofpolymeristheperformanceofmacro-molecularmotion.Thethermalmovementofpolymerlinkstructureandpropertiesasabridges,itrevealsthenatureofdifferentrelationshipsbetweenpolymerstructureandproperties.Usingcomputersimulationtechnologyinthepolymerthermalsimulationcampaignistovisualizemicro-movementofthepolymermorphologyandtheoreticalknowledge.Thearticlemainlydiscussedcharacteristicsofthermalmovementandthecharacteristicsofpolymersolutionmovementthroughthecomputersimulationtechnology.ltishelpfultofurtherawareandunderstandpolymerthermalmotionandalsobenefitforpolymermaterialsrelatedtotheteachingprofession.Itisalsoamodernmanifestationofthedirectioninscientificresearchthefieldofcross-disciplinary.关键词：高分子热运动计算机仿真三维虚拟实Keywords:polymerthermalmotion；computersimulation；three-dimensionalvirtualreality中图分类号：TP31文献标识码：A文章编号：1006-4311(2011)32-0315-021绪论高聚物的性能是分子运动的宏观表现。了解分子运动的规律可以从本质上揭示出不同高分子纷繁复杂的结构与千变万化的性能之间的关系。高聚物的结构没有改变，只是所处的温度不同，分子运动的状况也不同，材料所表现出来的宏观物理性能就大不相同。因此高聚物的性能是分子运动的宏观表现。为了研究高聚物的各种物理性质，仅仅了解高聚物的微观结构是不够的，还须弄清其分子运动的规律。只有分子运动的解释，才可能建立起高聚物的结构与性能间的内在联系。分子运动是联系微观结构和各种宏观性质的桥梁。研究高分子的一般运动以及高分子溶液的运动性质。主要研宄内容包括：①高分子运动的多重性；②高分子运动的时间依赖性；③高分子热运动与温度有关；④高分子溶液运动。2高分子热运动的参数设计2.1高分子热运动参数的选择①均方末端距■均方末端距的定义为：■=BhBB/Q(1)式中hj为分子j的末端距，Q为所研究的分子数。②均方旋转半径国■=■■■(2)其中Si是第i个质量单元到到分子链重心0的距离。③松弛时间T松弛时间与温度的关系符合Eyring理论，即:T=TOeAE/RT(3)其中R为气体常数。T为热力学温度，AE为松弛过程中所需要的活化能，TO为常量。2.2主要参数实现和计算2.2.1主要参数的实现和参考数据①仿真聚合物的选择在高分子热运动计算机仿真实现选择高聚物种类：聚乙烯PE(Polyethylene)、聚丙烯PP(Polypropylene)、聚苯乙烯PS(Polystyrene)和聚甲基丙焼酸甲酯PMMA(poly(methylmethacrylate))。②仿真聚合物近程结构相关参数仿真聚合物近程结构相关参数如下表所示：③温度形变曲线④聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的松弛转变(见表3)2.2.2高分子热运动计算机仿真实现中相关计算①聚乙烯无扰链扩张体积计算设含有1000个碳原子的聚乙烯链，C00=7.4其均方末端距为：■=CHnlH=7.4X10HX0.154X10HcmH=17.55XlOlcml均方回转半径为：SB=B/6=2.92X10BcmB扩张体积半径为：rH=H=1.71X10Hcm扩张体积为：Ve=HX1.71X10■cm■=20.95XlOlcml一根该聚乙烯链的质量为：M=B=0.232X10Bg聚乙烯的密度为0.92，则扩张体积中聚乙烯的体积为：VH=0.252X10HcmH扩张体积中聚乙烯的体积分数为：0国国=国=0.020同理可得：②聚丙烯无扰链扩张体积计算设含有15000个碳原子的聚丙烯链，即由5000个链节。C〜=5.9。扩张体积中聚丙烯的...