Этот метод может помочь ответить на самовосстановление целых трещин в асфальте на основе нанокомпозитов, и как графит может улучшить емкость асфальта. Этот метод может анализировать поведение материала, которое не может быть легко оценено экспериментами, и может предоставить основную информацию о механизме самовосстановления на атомистическом уровне. Этот метод может дать представление о фундаментальной физике динамической эволюции в различных материальных системах, включая инорги-неорганические системы и связанные с ними интерфейсы, или даже взглянуть на электромолекулы.
Если вы не знакомы с этой техникой, следует понять основную теорию динамического моделирования молекул и выяснить основной смысл каждой команды, прежде чем проводить какие-либо симуляции. Чтобы начать открывать программное обеспечение студии материалов, затем создайте трехмерный атомистический документ для графина и постройте графиновую модель, используя опцию эскизного атома. После импорта MSI-файла графитовой точки в material studio, в меню сборки под симметрией, постройте окончательную структуру с помощью опции super cell.
Определите размер графинового листа как 40 на 40 ангстрем, что больше асфальтовых цепей по ширине трещины. Затем, чтобы построить и упаковать четыре типа молекул асфальта, создайте трехмерные атомистические документы для асфальтена, полярных ароматических веществ, ароматических веществ наптена и насыщенных веществ отдельно. Затем, используя опцию эскиза атома, нарисуйте молекулярные структуры этих молекул.
Затем, используя опцию расчета из меню аморфных ячеек под модулями, упакуйте эти четыре вида молекул асфальта в поле моделирования. Затем, чтобы построить асфальтовую конструкцию с трещиной, установите высоту зоны трещины в измерении X, такую же, как высота коробки 70 ангстрем, и установите глубину зоны трещины в измерении Y половиной высоты коробки как 35 ангстрем. Установите два корпуса трещины шириной в Z размер 15 и 35 ангстрем.
Затем, используя опцию удаления, удалите лишние молекулы в зонах трещин средней нижней области асфальтовой массы и сохраните асфальтовую матрицу в средней области вверх без изменений. Для достижения равновесия поместите весь блок моделирования полностью расслабленным через 500 пикосекунд под изотермический изобарический ансамбль с температурой 300 Кельвинов при давлении 1 атмосфера. Затем, используя тепловую команду, уравновешивайте асфальтовую массу до желаемого значения плотности экспериментальных измерений, непрерывно исследуя значения температуры, давления, плотности и энергии.
Проверьте сходимость потенциальной энергии в среднем квадрате смещения во всей системе для достижения полностью расслабленного состояния. Далее, чтобы выполнить процесс самовосстановления, установите весь блок моделирования под изотермический изобарический ансамбль с температурой 300 Кельвинов и давлением 1 атмосфера. Затем снимите ограничение молекул асфальта по контуру зоны трещины.
Отслеживайте и записывайте размер блока моделирования в координатах атомов. Затем используйте команду dump для постобработки. Наконец, усредните результаты моделирования во время процесса самовосстановления по 3 независимым конфигурациям с 3 различными начальными скоростями семян, чтобы уменьшить случайные ошибки.
Для визуализации самовосстанавливающегося поведения и прогресса моделирования откройте инструмент визуализации OVITO" затем откройте файлы траектории в формате LAMMPS TRJ, сгенерированном LAMMPS. Запишите снимки процесса самовосстановления, затем с помощью команды render отслеживайте пути молекул асфальта. Затем, чтобы проанализировать контур числа атома, экспортируйте координаты атомов из файлов траектории в программное обеспечение для анализа данных и построения графиков.
Проецируйте координаты атомов во всей системе на плоскость YZ, затем записывайте числа атомов в разных областях плоскости YZ и стройте контур различными цветами. Затем проанализируйте подвижность атомов различных компонентов асфальта, вычислив среднее квадратичное смещение с помощью команды compute MSD. Затем, используя команду вычисления RDF и LAMMPS, рассчитайте относительные положения между молекулами графина и асфальта по коэффициенту радиального распределения, или кривым RDF, для построения графиков модифицированных асфальтовых систем с шириной трещин 15 и 35 ангстрем.
Наконец, нарисуйте кривые RDF, чтобы проверить, как плотность асфальта изменяется в зависимости от расстояния от графинового листа. Для чистого асфальта полное самовосстановление происходит через 300 пикосекунд. Зона трещин резко уменьшается в 50, почти исчезает через 200 пикосекунд.
Введение графина слева от поверхности трещины может значительно ускорить процесс самовосстановления. Период заживления сокращается до 200 пикосекунд, при этом ширина трещины значительно уменьшается на 20 и почти исчезает примерно на 150 пикосекундах. Поведение самовосстановления значительно улучшилось, когда графиновый лист находится на левой поверхности трещины.
Когда графин помещается на левую поверхность трещины, подвижность полярных ароматических веществ, ароматических соединений наптена и графина значительно улучшается по сравнению с чистым асфальтом. Значения RDF между графином на левой поверхности трещины в компонентах асфальта для модели ширины трещины 15 ангстрем показывают, что ароматические молекулы и асфальт движутся ближе к графиновому листу, особенно полярные ароматические молекулы и ароматические молекулы наптена. Где 35 ангстрем модель ширины трещины RDF значения выше 4 ангстрем более очевидны, чем у модели ширины трещины 15 ангстрем, потому что асфальтит имеет больше пространства для диффузии и перемещения к графину в большей зоне трещины.
Очень важно установить разумную трещину в асфальтовой модели, гарантируя, что трещина хорошо сохранилась, а система полностью уравновешена. Моделирование затрат зерна может быть выполнено на основе этой процедуры, чтобы охватить более широкий диапазон длин шкалы, и в дальнейшем приводится, самовосстановление трещин в асфальте в разных масштабах. Этот метод может контролировать и оптимизировать молекулярную структуру нанонаполнителей со специальной конструкцией, такой как дефекты, фотоструктура и функциональные группы для расширенного улучшения нанокомпозитов на основе асфальта.
