目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 生物醫學高分子材料及其改性 1
1.1.1 生物醫學高分子材料 1
1.1.2 生物醫學高分子材料的改性 2
1.2 生物醫學高分子材料共混改性方法及應用 3
1.2.1 物理共混 3
1.2.2 化學共混 5
1.3 分子模擬技術 7
1.3.1 概述 7
1.3.2 分子動力學模擬 8
1.3.3 耗散粒子動力學模擬 9
1.3.4 分子模擬技術在高分子材料共混研究中的應用 9
1.4 本書內容安排 12
參考文獻 15
第2章 理論基礎與模擬方法 20
2.1 引言 20
2.2 分子動力學模擬方法 20
2.2.1 分子動力學模擬的基本原理 20
2.2.2 分子動力學的積分算法 21
2.2.3 分子動力學模擬中常用力場 23
2.2.4 分子動力學模擬中粒子系綜及控制方法 27
2.2.5 周期性邊界條件 29
2.3 耗散粒子動力學模擬方法 30
2.3.1 耗散粒子動力學模擬的基本原理 30
2.3.2 耗散粒子動力學與Flory-Huggins理論 32
2.3.3 耗散粒子動力學的積分算法 34
2.3.4 耗散粒子動力學模擬的特點 34
2.4 常用的模擬軟件簡介 35
2.5 本章小結 36
參考文獻 37
第3章 PVA/PAM共混體系及其水凝膠的分子動力學 39
3.1 引言 39
3.2 PVA/PAM共混體系的分子動力學 39
3.2.1 模型的構建及模擬細節 39
3.2.2 體系相容性及組分比對體系性質的影響 44
3.2.3 組分間的相互作用機理 51
3.3 PVA/PAM共混水凝膠體系的分子動力學 55
3.3.1 模型的構建及模擬細節 55
3.3.2 含水量對體系性質的影響 57
3.3.3 水分子在共混水凝膠體系中的分布及作用機理 59
3.4 本章小結 62
參考文獻 62
第4章 水分子在PVA/PAM共混體系中的擴散機理 65
4.1 引言 65
4.2 模擬方法及實驗 65
4.2.1 材料 65
4.2.2 模型的構建 66
4.2.3 模擬細節和平衡模型 67
4.2.4 擴散系數的計算 68
4.2.5 不同組分共混薄膜的制備及其親水性測量 69
4.3 不同因素對體系中水分子擴散的影響 72
4.3.1 基體材料組分比的影響 72
4.3.2 溫度的影響 73
4.3.3 體系中水分子數的影響 75
4.4 基體材料對水分子擴散的影響機制 76
4.4.1 對相關函數分析 76
4.4.2 親水性實驗驗證 79
4.5 本章小結 81
參考文獻 81
第5章 納米二氧化硅在PVA/PAM共混材料中的作用機理 83
5.1 引言 83
5.2 模型構建和模擬細節 83
5.2.1 聚合物模型的構建 83
5.2.2 納米二氧化硅粒子模型的構建 84
5.2.3 PVA/PAM/silica共混模型的構建 84
5.2.4 模擬細節和共混平衡模型 85
5.2.5 體系平衡的判斷及平衡體系 86
5.2.6 界面相互作用模型的構建及模擬細節 87
5.3 組分比對體系組分分布和性質的影響 88
5.3.1 共混體系中不同組分的濃度分布 88
5.3.2 靜態力學分析 90
5.3.3 自由體積分數 92
5.3.4 共混體系中的聚合物分子鏈的動態特性 92
5.3.5 X射線衍射模擬 94
5.4 摩擦性能分析 96
5.4.1 摩擦性能的模擬 96
5.4.2 樣品制備及磨損實驗 98
5.5 納米二氧化硅作用機理的界面分析 100
5.5.1 界面結合能 100
5.5.2 相互作用的本質 101
5.6 本章小結 104
參考文獻 104
第6章 PVA/PAM共混體系中納米二氧化硅粒子團聚行為 106
6.1 引言 106
6.2 粗粒化處理和相互作用參數 106
6.2.1 粗粒化處理 106
6.2.2 相互作用參數 107
6.3 納米二氧化硅團聚的動力學過程及模型的平衡判斷 108
6.3.1 納米二氧化硅團聚的動力學過程 108
6.3.2 模型的平衡判斷 110
6.4 不同因素對納米二氧化硅粒子團聚行為的影響 111
6.4.1 納米二氧化硅粒子含量的影響 111
6.4.2 聚合物組分比的影響 113
6.4.3 溫度的影響 115
6.4.4 剪切速率的影響 117
6.5 本章小結 119
參考文獻 119
第7章 SA/PVA共混水凝膠基體材料的改性與性能研究 121
7.1 引言 121
7.2 模型構建和模擬細節 122
7.2.1 模型構建 122
7.2.2 模擬細節和平衡模型 123
7.3 材料和實驗 124
7.3.1 材料 124
7.3.2 SA/PVA共混水凝膠支架的制備 125
7.3.3 實驗表征方法 125
7.4 結果與討論 126
7.4.1 SA與PVA的相容性 126
7.4.2 力學性能 127
7.4.3 水凝膠微結構 129
7.4.4 分子間相互作用 131
7.4.5 共混水凝膠的可打印性 133
7.5 本章小結 134
參考文獻 135
第8章 PLA/PCL基體材料的共混改性與性能研究 138
8.1 引言 138
8.2 模型和模擬細節 139
8.2.1 高分子鏈模型 139
8.2.2 PLA/PCL共混分子模型 139
8.2.3 模擬細節和平衡模型 140
8.3 材料和實驗 141
8.3.1 材料 141
8.3.2 實驗 141
8.4 結果和討論 142
8.4.1 結合能分布 142
8.4.2 共混體系中分子鏈間的相互作用 143
8.4.3 力學性能 144
8.4.4 共混體系的表面形貌 145
8.4.5 共混物的可打印性 146
8.4.6 熱力學分析 148
8.5 本章小結 150
參考文獻 151
第9章 PLA/CMC基體材料的共混改性與性能研究 154
9.1 引言 154
9.2 模型和模擬細節 155
9.2.1 分子鏈模型 155
9.2.2 PLA/CMC共混模型及模擬細節 155
9.2.3 耗散粒子動力學模擬 157
9.3 實驗部分 157
9.3.1 材料 157
9.3.2 復合線材的制備及FDM打印 158
9.3.3 實驗表征方法 158
9.4 結果和討論 159
9.4.1 相互作用參數 159
9.4.2 分子間相互作用 160
9.4.3 介觀形貌和密度分布 162
9.4.4 自由體積分數和分子鏈運動 164
9.4.5 靜態力學性能分析 165
9.4.6 結合能分析 167
9.4.7 拉伸測試和失效分析 169
9.5 本章小結 171
參考文獻 171
第10章 CNT對PLA基體材料改性及增強機理 174
10.1 引言 174
10.2 模型和模擬細節 175
10.2.1 PLA和CNT的分子模型 175
10.2.2 模擬細節及PLA/CNT的平衡模型 176
10.3 結果和討論 178
10.3.1 組分的濃度分布 178
10.3.2 自由體積分數 179
10.3.3 體系中PLA分子鏈的遷移 180
10.3.4 拉伸性能 181
10.3.5 分子間相互作用 183
10.4 本章小結 185
參考文獻 186
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