基于分子动力学的沥青质与二氧化硅界面能评价方法

摘要

本发明的基于分子动力学的沥青质与二氧化硅界面能的评价方法是利用Materials Studio软件建立二氧化硅超晶胞模型，将其与沥青质聚合物模型结合，构建成沥青质/二氧化硅界面模型，再利用分子动力学计算系统达平衡后的界面能，通过比较界面能的大小可以评价不同集料与不同沥青界面之间的粘附性，通过本发明的方法得到的沥青质与二氧化硅界面能可以一定程度反映出两者粘附性的大小，可进一步对集料与沥青间的粘附性进行评价，从而对沥青路面材料的选取提供了帮助，良好的粘附性会一定程度上减少路面车辙、裂缝、水损坏等病害的发生。

主权项

一种基于分子动力学的沥青质与二氧化硅界面能的评价方法，其特征在于由以下步骤组成：(1)建立二氧化硅超晶胞通过Material Studio软件的观察模块导入三维二氧化硅晶胞的结构，从001晶面将其劈开，获取局部面积内的硅原子和氧原子并为其指定原子模拟研究的分子优化电势凝聚相力场，移除硅原子和氧原子之间的化学键，利用发现模块进行能量最小化，构建二氧化硅超胞模型并记录超胞尺寸；(2)以C₆₄H₅₂S₂为重复单元建立沥青质聚合物利用Material Studio软件绘制C₆₄H₅₂S₂分子结构并通过查阅标准键长和键角对结构的几何形状进行整理，设定温度为271.15～275.15K，目标密度为0.772～0.912g/cm³，并且将分子尺寸改为步骤(1)中记录的超胞尺寸，利用非晶质细胞模块建立沥青质聚合物模型并利用发现模块进行能量最小化；(3)构建沥青质聚合物/二氧化硅界面模型利用Material Studio软件的建立层功能将步骤(2)得到的沥青质聚合物模型与步骤(1)得到的二氧化硅超胞模型建立层结构从而形成沥青质聚合物/二氧化硅界面模型，在该界面模型的沥青质聚合物上部添加真空层；(4)界面能计算设定系综温度与步骤(2)相同，使步骤(3)所构建的沥青质聚合物/二氧化硅界面模型处于正则系综，设定运行分子动力学的时间为90～100ps及对应步长为0.3～0.5fs，待沥青质聚合物/二氧化硅界面模型能量达到平衡，利用分子动力学方法计算该沥青质聚合物/二氧化硅界面模型的总能量E_total、沥青质聚合物表面能量E_polymer、二氧化硅表面的能量E_surface和沥青质聚合物/二氧化硅的界面接触面积A，按照下式计算界面能γ_int：γ_int＝(E_surface+E_polymer‑E_total)/2A。