ЗАСТОСУВАННЯ МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМІЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОЛІМЕРНИХ ТА КОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ЇХНІЙ ОСНОВІ - Омельчук, І. В.; Карвацький, А. Я. (Вісник Вінницького політехнічного інституту, 2024)
Проаналізовано альтернативний експериментальному підхід до розробки нових полімерних матеріалів — комп’ютерне моделювання фізичних систем методами молекулярної динаміки, яке є потужним інструментом для прогнозування фізико-хімічних та фізико-механічних властивостей створюваних полімерів. Проведено огляд програмного забезпечення для дослідження фізико-механічних властивостей полімерів та композитів на їхній основі; силових полів для опису взаємодії атомів/молекул полімерів, наведено різні алгоритми побудови полімерних структур та їхнє врівноваження. Проаналізовано ефективність застосування різних підходів до молекулярно-динамічного моделювання полімерних та нанокомпозитних систем. Встановлено, що методи молекулярної динаміки дають можливість поглибити розуміння поведінки полімерів за різних зовнішніх умов на основі аналізу траєкторії атомістичної/молекулярної моделі з можливістю відстеження та контролю усіх параметрів процесу, фіксування найменших структурних змін. До основних недоліків вказаних методів належить потреба в потужних обчислювальних ресурсах. Проаналізовано результати молекулярно-динамічного моделювання, що включають числові дослідження теплофізичних, механічних, реологічних та трибологічних властивостей. На підставі проведеного огляду, виконано побудову та моделювання двох молекулярних моделей поліетилену, описаних різними силовими полями з використанням вільно відкритого пакету прикладних програм LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) для визначення фізико-механічних властивостей матеріалу. Встановлено, що за умови коректного застосування методів молекулярно-динамічного моделювання можна отримати результати, що відповідають експериментальним даним. Отримані значення фізичних властивостей матеріалів в подальшому можуть бути використані під час континуального моделювання.