目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 生物醫(yī)學(xué)高分子材料及其改性 1
1.1.1 生物醫(yī)學(xué)高分子材料 1
1.1.2 生物醫(yī)學(xué)高分子材料的改性 2
1.2 生物醫(yī)學(xué)高分子材料共混改性方法及應(yīng)用 3
1.2.1 物理共混 3
1.2.2 化學(xué)共混 5
1.3 分子模擬技術(shù) 7
1.3.1 概述 7
1.3.2 分子動(dòng)力學(xué)模擬 8
1.3.3 耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬 9
1.3.4 分子模擬技術(shù)在高分子材料共混研究中的應(yīng)用 9
1.4 本書內(nèi)容安排 12
參考文獻(xiàn) 15
第2章 理論基礎(chǔ)與模擬方法 20
2.1 引言 20
2.2 分子動(dòng)力學(xué)模擬方法 20
2.2.1 分子動(dòng)力學(xué)模擬的基本原理 20
2.2.2 分子動(dòng)力學(xué)的積分算法 21
2.2.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬中常用力場(chǎng) 23
2.2.4 分子動(dòng)力學(xué)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(dòng)力學(xué)模擬方法 30
2.3.1 耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬的基本原理 30
2.3.2 耗散粒子動(dòng)力學(xué)與Flory-Huggins理論 32
2.3.3 耗散粒子動(dòng)力學(xué)的積分算法 34
2.3.4 耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬的特點(diǎn) 34
2.4 常用的模擬軟件簡(jiǎn)介 35
2.5 本章小結(jié) 36
參考文獻(xiàn) 37
第3章 PVA/PAM共混體系及其水凝膠的分子動(dòng)力學(xué) 39
3.1 引言 39
3.2 PVA/PAM共混體系的分子動(dòng)力學(xué) 39
3.2.1 模型的構(gòu)建及模擬細(xì)節(jié) 39
3.2.2 體系相容性及組分比對(duì)體系性質(zhì)的影響 44
3.2.3 組分間的相互作用機(jī)理 51
3.3 PVA/PAM共混水凝膠體系的分子動(dòng)力學(xué) 55
3.3.1 模型的構(gòu)建及模擬細(xì)節(jié) 55
3.3.2 含水量對(duì)體系性質(zhì)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(jī)理 59
3.4 本章小結(jié) 62
參考文獻(xiàn) 62
第4章 水分子在PVA/PAM共混體系中的擴(kuò)散機(jī)理 65
4.1 引言 65
4.2 模擬方法及實(shí)驗(yàn) 65
4.2.1 材料 65
4.2.2 模型的構(gòu)建 66
4.2.3 模擬細(xì)節(jié)和平衡模型 67
4.2.4 擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算 68
4.2.5 不同組分共混薄膜的制備及其親水性測(cè)量 69
4.3 不同因素對(duì)體系中水分子擴(kuò)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(shù)的影響 75
4.4 基體材料對(duì)水分子擴(kuò)散的影響機(jī)制 76
4.4.1 對(duì)相關(guān)函數(shù)分析 76
4.4.2 親水性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 79
4.5 本章小結(jié) 81
參考文獻(xiàn) 81
第5章 納米二氧化硅在PVA/PAM共混材料中的作用機(jī)理 83
5.1 引言 83
5.2 模型構(gòu)建和模擬細(xì)節(jié) 83
5.2.1 聚合物模型的構(gòu)建 83
5.2.2 納米二氧化硅粒子模型的構(gòu)建 84
5.2.3 PVA/PAM/silica共混模型的構(gòu)建 84
5.2.4 模擬細(xì)節(jié)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(gòu)建及模擬細(xì)節(jié) 87
5.3 組分比對(duì)體系組分分布和性質(zhì)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(tài)力學(xué)分析 90
5.3.3 自由體積分?jǐn)?shù) 92
5.3.4 共混體系中的聚合物分子鏈的動(dòng)態(tài)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(shí)驗(yàn) 98
5.5 納米二氧化硅作用機(jī)理的界面分析 100
5.5.1 界面結(jié)合能 100
5.5.2 相互作用的本質(zhì) 101
5.6 本章小結(jié) 104
參考文獻(xiàn) 104
第6章 PVA/PAM共混體系中納米二氧化硅粒子團(tuán)聚行為 106
6.1 引言 106
6.2 粗�；�處理和相互作用參數(shù) 106
6.2.1 粗�；�處理 106
6.2.2 相互作用參數(shù) 107
6.3 納米二氧化硅團(tuán)聚的動(dòng)力學(xué)過(guò)程及模型的平衡判斷 108
6.3.1 納米二氧化硅團(tuán)聚的動(dòng)力學(xué)過(guò)程 108
6.3.2 模型的平衡判斷 110
6.4 不同因素對(duì)納米二氧化硅粒子團(tuán)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(jié) 119
參考文獻(xiàn) 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(gòu)建和模擬細(xì)節(jié) 122
7.2.1 模型構(gòu)建 122
7.2.2 模擬細(xì)節(jié)和平衡模型 123
7.3 材料和實(shí)驗(yàn) 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(shí)驗(yàn)表征方法 125
7.4 結(jié)果與討論 126
7.4.1 SA與PVA的相容性 126
7.4.2 力學(xué)性能 127
7.4.3 水凝膠微結(jié)構(gòu) 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(jié) 134
參考文獻(xiàn) 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(xì)節(jié) 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(xì)節(jié)和平衡模型 140
8.3 材料和實(shí)驗(yàn) 141
8.3.1 材料 141
8.3.2 實(shí)驗(yàn) 141
8.4 結(jié)果和討論 142
8.4.1 結(jié)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(xué)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(xué)分析 148
8.5 本章小結(jié) 150
參考文獻(xiàn) 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(xì)節(jié) 155
9.2.1 分子鏈模型 155
9.2.2 PLA/CMC共混模型及模擬細(xì)節(jié) 155
9.2.3 耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬 157
9.3 實(shí)驗(yàn)部分 157
9.3.1 材料 157
9.3.2 復(fù)合線材的制備及FDM打印 158
9.3.3 實(shí)驗(yàn)表征方法 158
9.4 結(jié)果和討論 159
9.4.1 相互作用參數(shù) 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?jǐn)?shù)和分子鏈運(yùn)動(dòng) 164
9.4.5 靜態(tài)力學(xué)性能分析 165
9.4.6 結(jié)合能分析 167
9.4.7 拉伸測(cè)試和失效分析 169
9.5 本章小結(jié) 171
參考文獻(xiàn) 171
第10章 CNT對(duì)PLA基體材料改性及增強(qiáng)機(jī)理 174
10.1 引言 174
10.2 模型和模擬細(xì)節(jié) 175
10.2.1 PLA和CNT的分子模型 175
10.2.2 模擬細(xì)節(jié)及PLA/CNT的平衡模型 176
10.3 結(jié)果和討論 178
10.3.1 組分的濃度分布 178
10.3.2 自由體積分?jǐn)?shù) 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(jié) 185
參考文獻(xiàn) 186