文献类型：期刊文章

作　　者：赵红华[1,2,3] 江舒棋[1,2] 葛源源[1,2] 刘聪[1,4]

ZHAO HongHua;JIANG ShuQi;GE YuanYuan;LIU Cong(State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment,Dalian University of Technology,Dalian116023,China;Department of Engineering Mechanics,Faculty of Vehicle Engineering and Mechanics,Dalian University of Technology,Dalian116023,China;International Center for Computational Mechanics,Dalian University of Technology,Dalian116023,China;State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering,Dalian University of Technology,Dalian116023,China)

机构地区：[1]大连理工大学工业装备与结构分析国家重点实验室,大连116023 [2]大连理工大学运载工程与力学学部工程力学系,大连116023 [3]大连理工大学国际计算力学研究中心,大连116023 [4]大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室,大连116023

出　　处：《中国科学：技术科学》

基　　金：国家自然科学基金(批准号:11672066)资助项目

年　　份：2019

卷　　号：49

期　　号：6

起止页码：703-715

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2017、CSCD、CSCD2019_2020、EI、IC、JST、RCCSE、SCOPUS、ZGKJHX、核心刊

摘　　要：利用分子力学和分子动力学方法,在Materials Studio软件中建立锂-、钠-、钾-、钙-蒙脱石模型,吸附1632,48,64,80,96个水分子后,进行几何优化得到最佳构型,分析了结构的几何优化对系统能量变化的影响.进一步开展分子动力学模拟,研究4种不同层间阳离子对蒙脱石吸水膨胀性能的影响.优化后阳离子向类质同象代换位置靠近,最初的规则排列结构改变,优化后分子结构的能量也发生较大的变化,系统的能量减小,键能和非键能均减小,键能减少约占减少总能量的56%.二面角扭转能稍有增大,结构的扭曲增加,键伸缩能下降约90%.分子动力学模拟的数据结果表明随着水分子含量的增大,蒙脱石体积和层间距呈阶梯状增大,密度呈阶梯状减小,结合锂-、钠-、钾-、钙-蒙脱石吸附模型中水分子浓度图谱分析,得到蒙脱石吸附的水分子能够在晶层间形成一层、二层、三层水分子层分布的形式.测出锂-、钠-、钾-、钙-蒙脱石吸附16~96个水分子的吸附模型的多个径向分布函数,模拟结果表明,不同层间阳离子中,Li+更易水化,Na+次之,K+和Ca2+不易水化,层间阳离子种类对蒙脱石吸附水分子的影响不同.测出锂-、钠-、钾-、钙-蒙脱石一层、二层、三层水分子吸附模型中阳离子和水分子的均方位移曲线,用最小二乘法拟合直线,确定自扩散系数,对比文献中的研究成果,分析表明阳离子种类以及模拟方法、势能函数、模拟温度等外部条件对层间阳离子和水分子的扩散均有影响.分子动力学模拟结果揭示了化学试剂改良加固膨胀土的机理.

关 键 词：分子动力学 蒙脱石 几何优化  径向分布函数 自扩散系数

分 类 号：O647.3]