[发明专利]一种导电聚合物和氧化石墨烯界面黏附性能的预测方法

说明书

本发明提供一种导电聚合物和氧化石墨烯界面黏附性能的预测方法，包括：步骤10)构建导电聚合物模型；步骤20)构建氧化石墨烯模型；步骤30)对导电聚合物模型和氧化石墨烯模型进行组合，得到黏附体系模型；步骤40)对黏附体系模型进行分子动力学模拟计算，计算得到导电聚合物‑氧化石墨烯体系的总势能；步骤50)计算得到导电聚合物的势能和氧化石墨烯的势能，结合导电聚合物的势能、氧化石墨烯的势能以及导电聚合物‑氧化石墨烯体系的总势能，得到导电聚合物和氧化石墨烯之间的黏附性能。本发明导电聚合物和氧化石墨烯界面黏附性能的预测方法，得到导电聚合物和氧化石墨烯的相互作用能，从而预测氧化石墨烯与导电聚合物之间的黏附性能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种导电聚合物和氧化石墨烯界面黏附性能的预测方法。

背景技术

石墨烯和导电聚合物的复合材料具有光学透明以及优良的电性能和机械性能，将颠覆表面涂层及电润湿显示等领域。材料的润湿性指材料表面与水的相互作用，在没有外部影响时通常是稳定不变的，可分为亲水和疏水两种特性。根据材料不同的应用场合，需要在亲水和疏水两种性质中做出选择。以电润湿显示为例，显示材料的亲水特性会在外加电路作用下得到增强。不同于传统的块状材料，石墨烯可以通过改变电子密度或官能团氧化来实现表面润湿特性的可调控。石墨烯的电子密度会导致表面粘附力的变化，这决定了石墨烯与亲水和疏水分子的相互作用，对构建基于石墨烯的化学和生物传感器启到重要的作用。

分子动力学模拟方法可以通过计算原子间的相互作用势求解体系内每个原子所受的力，用数值方法求解牛顿动力学方程组，模拟预测每个原子在系统中随着时间的推移产生的运动规律。在模拟的过程中可以获取模拟体系重要的参数变化，包括构象变化，势能变化和热力学特征，可以在飞秒的时间尺度下显示所有原子的运动轨迹和位置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种导电聚合物和氧化石墨烯界面黏附性能的预测方法，得到导电聚合物和氧化石墨烯的相互作用能，从而在理论上预测氧化石墨烯与导电聚合物之间的黏附性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种导电聚合物和氧化石墨烯界面黏附性能的预测方法，包括以下步骤：

步骤10)构建导电聚合物模型；

步骤20)构建氧化石墨烯模型；

步骤30)对所述导电聚合物模型和所述氧化石墨烯模型进行组合，得到黏附体系模型；

步骤40)对所述黏附体系模型进行分子动力学模拟计算，计算得到导电聚合物-氧化石墨烯体系的总势能；

步骤50)计算得到导电聚合物的势能和氧化石墨烯的势能，结合导电聚合物的势能、氧化石墨烯的势能以及导电聚合物-氧化石墨烯体系的总势能，得到导电聚合物和氧化石墨烯之间的黏附性能。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤10)具体包括：

构建化合物单体模型，使用所述化合物单体模型构建聚合物单链，使用所述聚合物单链构建形成导电聚合物模型。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤10)还包括：对所述导电聚合物模型进行优化。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤20)具体包括：

构建单层石墨烯模型，在所述单层石墨烯表面随机选取碳原子连接官能团，得到氧化石墨烯模型。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤20)还包括：对所述氧化石墨烯模型进行优化。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤30)具体包括：

将氧化石墨烯模型与导电聚合物模型连接，连接有官能团的石墨烯表面与导电聚合物侧面接触构成黏附体系模型。