[发明专利]一种基于分子模拟的耐火电缆材料关键性能筛选方法

权利要求书

1.一种基于分子模拟的耐火电缆材料关键性能筛选方法，其特征是，包括以下步骤：

1)建立聚合物和各功能助剂模型：使用分子模拟软件构建耐火电缆材料中各有机物橡胶基体和其他成分的单体模型；

2)对各模型进行几何优化，得到最稳定的各有机物橡胶基体和其他成分的几何构型；

3)按照各成分配比建立若干个不定型结构并进行筛选：根据各有机物橡胶基体和其他成分的几何构型，设定组分配比、温度和密度，建立若干个不定型微观结构，通过对比不定型微观结构的体系总势能，筛选出最稳定的不定型微观结构，并进行几何优化；

4)对筛选出的结构进行退火；

5)对退火后的结构进行不同温度下的分子动力学模拟，在不同温度下，借助力场对几何优化后的不定型微观结构进行分子动力学计算，得到不同温度下的稳定微观结构；

6)对各温度下稳定结构的关键性能参数进行计算：根据不同温度下的稳定微观结构在力场下的势能E进行关键性能计算，得到关键性能参数：自由体积分数FFV和内聚能密度CED；

7)不同材料间进行关键性能参数的横向对比，并筛选材料；

所述步骤6)中，势能E的表达式为：

E＝E_R+E_θ+E_φ+E_ω+E_vdw+E_el

上述公式中，E_R表示键伸缩能，E_θ表示键角弯曲能，E_φ表示二面角扭转能，E_ω表示倒转项，E_vdw表示范德华项，E_el表示静电项；

其中：

k_IJ为常数，r_IJ为标准键长，D_IJ为键解离能，r为实际键长，e为自然常数其中：

E_θ＝K_IJK[1+cos(pθ+Ψ)]

Ψ＝π-pθ₀

p＝π/(π-θ₀)

θ₀为标准键角，θ为实际键角，K_IJK为常数；

其中：

V_φ为旋转能障，φ₀为二面角标准值，φ为二面角实际值，n为一个常数，

其中：

E_ω＝K_IJKL(C₀+C₁ cosw_IJKL+C₂ cos2w_IJKL)

K_IJKL为常数，ω_IJKL是原子构成的IL轴和IJK面的夹角，K、J、L为与原子I结合的原子，c₀、c₁、c₂均为膨胀系数，

C₀＝C₂(2cos²θ₀+1)

C₁＝-4C₂ cosθ₀

C₂＝1/(4sin²θ₀)

其中：

D_I和D_J均分别为原子I和J的范德华能量，X_IJ是定义的范德华键长，x_I为I原子的范德华半径，x_J为J原子的范德华半径，x为原子I和原子J之间的实际距离；

其中：

Q_i、Q_j是以电子为单位的电荷，R_ij是原子间的距离，ε为相对介电常数；

步骤6)中，自由体积分数FFV和内聚能密度CED的表达式为：

V_f为自由体积，V_O为占据体积，H_V为摩尔蒸发热，R_T为汽化所需膨胀功，V_m为摩尔体积。