[發明專利]一種基于分子動力學理論的氧化石墨烯/C-S-H凝膠復合材料的智能設計方法

在審

• 申請號: 202010528479.1
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111899806A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 蔣金洋;盧立群;張宇;王立國;王鳳娟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G16C20/20
• 分類號: G16C20/20;G16C20/40;G16C60/00;C04B7/02;C04B7/36
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 雷夕娟

1.一種基于分子動力學理論的氧化石墨烯/C-S-H凝膠復合材料的智能設計方法，其特征在于，設計方法基于分子動力學理論，力場為經驗力場；模型由兩部分組成：C-S-H凝膠和氧化石墨烯。

2.根據權利要求1所述的基于分子動力學理論的氧化石墨烯/C-S-H凝膠復合材料的智能設計方法，其特征在于，所述的分子動力學理論為基于牛頓經典力學的經典分子動力學。

3.根據權利要求1所述的基于分子動力學理論的氧化石墨烯/C-S-H凝膠復合材料的智能設計方法，其特征在于，所述的力場的基本形式如公式1所示：

E_total＝E_bond+E_angle+E_torsion+E_vdw+E_coul 公式1

上述式中，E_total代表體系的總能量；E_bond表示所有成鍵原子間的相互作用勢能；E_angle表示分子中所有鍵角對體系能量的貢獻；E_torsion代表結構的扭曲勢，表示旋轉時的能量變化；計算方式皆采用諧振子模型，最后兩項為非鍵項，分別為范德華勢能E_vdw和庫侖勢能E_coul,分別通過12-6Lennard-Jones公式和電荷間庫倫公式計算，如公式2所示；其中，q代表原子的電荷數，r表示原子之間的距離，ε和σ分別代表能量井深和原子直徑，ε₀為真空介電常數。

4.根據權利要求1所述的基于分子動力學理論的氧化石墨烯/C-S-H凝膠復合材料的智能設計方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯的力場參數從CVFF經驗力場中提取，C-S-H凝膠的力場參數從ClayFF經驗力場中提取。

5.根據權利要求1所述的基于分子動力學理論的氧化石墨烯/C-S-H凝膠復合材料的智能設計方法，其特征在于，所述的C-S-H凝膠為波特蘭水泥水化的主要產物，是水泥水化膠凝相的主體，決定了水泥混凝土材料中各相的膠結，最終影響材料力學性能和耐久性能。

6.根據權利要求1所述的基于分子動力學理論的氧化石墨烯/C-S-H凝膠復合材料的智能設計方法，其特征在于，所述的C-S-H凝膠模型選用調整后的托貝莫來石晶體代替，所述的C-S-H凝膠通過改變硅鏈聚合度、Ca/Si比和水含量以實現和現實情況相符的結構參數變化。

7.根據權利要求1所述的基于分子動力學理論的氧化石墨烯/C-S-H凝膠復合材料的智能設計方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯以納米尺度分散于溶液，且與C-S-H凝膠發生相互作用；氧化石墨烯所含官能團種類有羥基、羧基、環氧基；所述的氧化石墨烯，通過改變尺寸、氧化率、官能團種類以實現和現實情況符的結構參數變化。