SiO_精选气凝胶分子动力学模拟研究进展 .pdfVIP

第５０卷第２期人工晶体学报Ｖｏｌ．５０Ｎｏ．２

２０２１年２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＹＮＴＨＥＴＩＣＣＲＹＳＴＡＬＳＦｅｂｒｕａｒｙ，２０２１

ＳｉＯ气凝胶分子动力学模拟研究进展

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杨云，史新月，吴红亚，秦胜建，张光磊

（石家庄铁道大学材料科学与工程学院，石家庄０５００４３）

摘要：二氧化硅（ＳｉＯ）气凝胶是一种拥有三维骨架网络结构的纳米多孔材料，具有高孔隙率、低密度和低热导率等许

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多独特的性能。但是由于二氧化硅气凝胶本身的脆性及高温稳定性差等原因，限制了其大规模应用。二氧化硅气凝

胶的热力学性能与其内部的三维骨架和孔结构紧密相关，掌握二氧化硅气凝胶内部微结构演化规律与宏观性能的关

联，是改善其热力学性能的前提。分子动力学模拟可以从原子层面分析和探索气凝胶的结构并预测其热力学性能。

本文对分子动力学模拟下二氧化硅气凝胶势函数、多孔结构建模、结构表征、力学性能和热性能方面进行了详细总

结，有助于从原子层面解释二氧化硅气凝胶结构与性能之间的关系，为从成分和结构方面设计气凝胶提供一种理论

指导方法。

关键词：ＳｉＯ气凝胶；分子动力学；微结构；力学性能；热性能

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中图分类号：ＴＱ４２７文献标志码：Ａ文章编号：１０００９８５Ｘ（２０２１）０２０３９７１０

ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＭｏｌｅｃｕｌａｒＤｙｎａｍｉｃｓＳｍｉｕｌａｔｉｏｎｏｆＳｉＯＡｅｒｏｇｅｌｓ

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ＹＡＮＧＹｕｎ，ＳＨＩＸｉｎｙｕｅ，ＷＵＨｏｎｇｙａ，ＱＩＮＳｈｅｎｇｊｉａｎ，ＺＨＡＮＧＧｕａｎｇｌｅｉ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＴｉｅｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００４３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓａｒｅｎａｎｏｐｏｒｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｔｈｒｅｅｄｍｉｅｎｓｉｏｎａｌｆｒａｍｅｗｏｒｋｎｅｔｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓｈａｖｅ

ｍａｎｙｕｎｉｑｕｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｈｉｇｈｐｏｒｏｓｉｔｙ，ｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ，ｌｏｗｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄａｃｏｕｓｔｉｃａｌｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．

Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｄｕｅｔｏｔｈｅｐｏｏｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓｓｕｃｈａｓｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅ

ｌａｒｇｅｓｃａｌｅｃｏｍｍｅｒｃｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓｉｓｌｍｉｉｔｅｄ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｉｌｉｃａａｅｒｏｇｅｌｓａｒｅｒｅｌａｔｅｄｔｏ

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ｓｍｉｕｌａｔｉｏｎｓａｒｅａｎａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｔｏｏｌｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｒｏｍｔｈｅａｔｏｍｉｓｔｉｃｌｅｖｅｌ