目的：演示无定形晶胞和分子动力学工具在聚合物性能计算中的应用。

所用模块：Materials Visualizer、Amorphous Cell、Forcite Plus

背景

在聚合物科学中，原子模拟工具最常见的用途之一是预测聚合物的相容性。与研发新型聚合物相比，使用聚合物混合物有诸多优势，它们更容易生产，并且避免了法律问题。通常将一对（或更多）具有理想性能的聚合物混合，以期所得混合物具有更好的特性。Materials Studio可用于确定任意种类数量聚合物的溶解度参数、内聚能密度和Flory-Huggins相互作用参数。

介绍

在本教程中，将使用聚合物构建工具构建两个聚合物结构。然后，将使用Amorphous Cell和Forcite来创建包含两种聚合物的无定形混合物的晶胞。最后，将运行分子动力学模拟并对此进行分析，以获得内聚能密度。

本教程包括如下部分：

• 开始

• 构建两种间规均聚物模型

• 优化几何构型

• 使用Amorphous Cell构建无定形混合物晶胞

• 在晶胞上运行分子动力学计算

• 计算内聚能密度

注意：为了和本教程中的参数保持一致，可以使用Settings Organizer对话框将工程中所有参数都设置为BIOVIA的默认值。有关恢复默认参数设置的步骤，可参见创建工程教程（Creating a project tutorial）。

1、开始

首先启动Materials Studio并创建一个新工程。

打开New Project对话框，输入miscibility作为工程名，单击OK按钮。

新工程将以miscibility为工程名显示于Project Explorer中。

2、构建两种间规均聚物模型

本教程的第一个阶段是使用构建聚合物结构工具构建聚苯乙烯和聚丙烯。

从菜单栏中选择Build | Build Polymers | Homopolymer，打开Homopolymer对话框。

Homopolymer对话框的Polymerize选项卡

需要构建一个18个重复单元的聚丙烯聚合物。

从Repeat unit下拉列表中选择propylene，Chain length更改为18。从Tacticity下拉列表中选择Syndiotactic，单击Build按钮。

将显示一个名为Polypropylene.xsd的3D原子结构文档。现在对聚苯乙烯重复上述过程。

从Library下拉列表中选择vinyls，Repeat unit设置为styrene。其他选项保持为默认设置，单击Build按钮，关闭对话框。

将显示另一个名为Polystyrene.xsd的3D原子结构文档。

3、优化几何构型

构建聚合物结构模型时，未进行几何优化。因此，在构建无定形混合物晶胞之前，应该执行初始几何优化。

单击Modules工具条上的Forcite按钮，在下拉列表中选择Calculation，或在菜单栏中选择Modules | Forcite | Calculation。

打开Forcite Calculation对话框，可利用其执行几何优化计算。

将Task更改为Geometry Optimization，单击More...按钮，打开Forcite Geometry Optimization对话框。将Max. iterations更改为200，关闭对话框。

单击Run按钮。

如果Job Explorer尚未打开，将显示。这将提供计算任务运行过程中的基本信息。还将显示一个名为Polystyrene Forcite GeomOpt的新文件夹，该文件夹将返回计算结果。

将显示一个状态文本文档和两个图表文档，用于查看计算任务的进度。

计算完成后，优化后的结构名为Polystyrene.xsd，位于Polystyrene Forcite GeomOpt文件夹中。还生成了一个文本文档Polystyrene.txt。这包含有关计算的所有能量信息。

当计算完成后，可以最小化其他聚合物的能量。

在Project Explorer中，双击Polypropylene.xsd文件。在Forcite Calculation对话框中，单击Run按钮。

当计算任务完成后，应保存工程，并关闭所有窗口。

从菜单栏中选择File | Save Project，然后选择Window | Close All。

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