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高分子多尺度理論模擬方法及應用(精)

  • 作者:郭洪霞|責編:成榮霞
  • 出版社:化學工業
  • ISBN:9787122383754
  • 出版日期:2022/01/01
  • 裝幀:精裝
  • 頁數:524
人民幣:RMB 198 元      售價:
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內容大鋼
    《高分子多尺度理論模擬方法及應用》針對高分子材料各尺度上模擬計算方法(例如:量子化學計算、分子力學、經典分子動力學、粗粒化分子動力學、蒙特卡羅模擬方法、耗散粒子動力學和相場方法)的基本原理和最新進展進行介紹,給出了它們在當前高分子材料研究的諸多熱點領域(包括功能高分子光電性質、高分子纏結動力學、遷移動力學及流變學性質、高分子材料多重相變及結構與性質的關聯、共混體系相行為與界面性能、高分子/納米粒子複合體系的組裝與分相、高分子複合Janus納米材料、聚電解質體系、靜電紡絲加工、黏彈相分離)中的具體應用實例,並探討了建立從微觀到介觀無縫銜接的多尺度模擬方案。
    本書不僅能夠幫助讀者掌握不同尺度下的高分子模擬方法,為其今後開展高分子科學研究奠定基礎,還能夠加深讀者對高分子材料多尺度特性的認識,開拓其處理不同尺度模型間貫通及不同尺度模型共存的思路。此外,本書這種將理論與應用緊密結合的介紹方式也非常有利於初次接觸這一領域工作者的閱讀理解。便於他們認識模擬計算對於揭示新現象本質、預測化學過程和材料性能以及創造新材料或新物質的重要作用。從而吸引更多的年輕讀者從事模擬計算。

作者介紹
郭洪霞|責編:成榮霞

目錄
第1章  量子化學計算方法原理及在高分子科學研究領域中的應用
  1.1  量子化學計算方法基本原理
    1.1.1  量子化學計算方法簡介
    1.1.2  常用量子化學計算方法原理
  1.2  量子化學計算方法在高分子科學研究領域中的應用
    1.2.1  高分子催化反應機理研究
    1.2.2  功能高分子材料光學性質研究
    1.2.3  纖維素體系分子間相互作用研究
  1.3  總結與展望
  參考文獻
第2章  分子模擬原理及在烯烴聚合催化研究中的應用
  2.1  分子力學方法簡介
    2.1.1  基本原理
    2.1.2  分子力場
    2.1.3  計算勢能面的能量極小點
  2.2  分子動力學方法
    2.2.1  分子動力學方法的基本原理
    2.2.2  分子動態的數值演算法
    2.2.3  MD的抽樣統計與宏觀性質計算
    2.2.4  統計系綜的實現
  2.3  電荷平衡法
    2.3.1  原子能量的電荷依賴性
    2.3.2  靜電平衡
    2.3.3  交疊校正
    2.3.4  QEq計算結果和實驗值的比較
  2.4  構象分析
  2.5  分子模擬方法在烯烴聚合催化研究中的應用
    2.5.1  分子模擬應用綜述
    2.5.2  基於金屬原子凈電荷關聯法對催化活性的研究
  參考文獻
第3章  分子動力學模擬方法在高分子溶劑化研究中的應用
  3.1  分子力場發展史與平衡時間
    3.1.1  分子力場發展史
    3.1.2  平衡時間
  3.2  溶劑化研究背景
    3.2.1  溶劑化研究的重要性
    3.2.2  溶劑化研究的問題
  3.3  高分子溶劑化的相互作用結構
    3.3.1  模型與模擬方法
    3.3.2  聯苯分子的溶劑化結構
    3.3.3  高分子溶質的溶劑化結構
    3.3.4  高分子溶劑化的機理
    3.3.5  小結
  3.4  總結與展望
  參考文獻
第4章  分子動力學模擬方法在高分子膠體粒子傳輸性質研究中的應用
  4.1  納米粒子輸運性質的研究現狀
  4.2  納米粒子表面電荷分佈對其輸運性質的影響
  4.3  納米粒子與離子相互作用對其輸運性質的影響
  4.4  納米粒子表面嫁接不同高分子鏈時的輸運性質

  4.5  總結與展望
  參考文獻
第5章  非平衡分子動力學模擬方法原理及在高分子材料纏結動力學和流變性質研究中的應用
  5.1  經典非平衡分子動力學模擬原理
    5.1.1  非平衡分子動力學模擬理論基礎
    5.1.2  非平衡分子動力學模擬技術
  5.2  高分子動力學理論
    5.2.1  Rouse模型
    5.2.2  Reptation模型
    5.2.3  高分子動力學理論的最新進展
  5.3  高分子纏結動力學研究
    5.3.1  普適粗粒化模型
    5.3.2  原子模型
  5.4  高分子流變學性質研究
    5.4.1  普適粗粒化模型
    5.4.2  原子模型
  參考文獻
第6章  系統粗粒化方法的原理、進展及在高分子體系結構性質研究中的應用
  6.1  系統粗粒化方法的原理
  6.2  系統粗粒化方法的進展
  6.3  系統粗粒化方法在研究聚丁二烯(PB)體系中的應用
    6.3.1  PB粗粒化模型構建及模擬細節
    6.3.2  粗粒化模型的溫度遷移性和代表性
    6.3.3  小結
  6.4  Lennard-Jones非鍵作用勢對聚苯乙烯粗粒化力場遷移性的影響
    6.4.1  聚苯乙烯(PS)粗粒化模型的構建及模擬細節
    6.4.2  Lennard-Jones勢對粗粒化力場遷移性的影響
    6.4.3  小結
  6.5  構建熱力學與結構自洽的聚苯乙烯粗粒化模型
    6.5.1  粗粒化力場優化與模擬細節
    6.5.2  粗粒化力場溫度遷移性及代表性
    6.5.3  小結
  6.6  總結與展望
  參考文獻
第7章  蒙特卡羅(Monte Carlo)方法的原理、進展及在高分子共混體系相變與界面性質研究中的應用
  7.1  高分子鏈構象的蒙特卡羅抽樣方法原理與進展
    7.1.1  蒙特卡羅方法的基本思想及統計理論基礎
    7.1.2  高分子物理中的鏈鬆弛演算法
    7.1.3  高分子鏈的抽樣方法
  7.2  共聚物的梯度組成對三元對稱型高分子共混體系相轉變的影響
    7.2.1  三元高分子共混體系的研究背景
    7.2.2  模型與方法
    7.2.3  共聚物的梯度組成對高分子共混體系相行為的影響
    7.2.4  小結
  7.3  三元對稱型共混體系的界面性質和分子構象
    7.3.1  共聚物組成梯度的影響
    7.3.2  均聚物與共聚物分子的鏈長度比值α的影響
    7.3.3  分離強度的影響
    7.3.4  均聚物與共聚物鏈節間相互作用的影響
    7.3.5  小結

  7.4  界面共聚物鏈長和梯度組成的多分散性對界面性質的影響
    7.4.1  界面上單分子飽和投影面積
    7.4.2  飽和界面單層膜的彎曲模量
    7.4.3  雙分散鏈長所產生更小的共聚物界面平均佔有面積的原因分析
    7.4.4  雙分散梯度寬度的共聚物所擁有的較高界面佔有面積值的原因分析
    7.4.5  小結
  7.5  總結與展望
  參考文獻
第8章  耗散粒子動力學(DPD)模擬方法的原理與進展
  8.1  耗散粒子動力學模擬方法簡介
    8.1.1  耗散粒子動力學模擬方法的提出
    8.1.2  耗散粒子動力學模擬方法的發展概述
  8.2  耗散粒子動力學模擬方法的基本原理
    8.2.1  耗散粒子動力學模擬方法中的耗散-漲落定理推導
    8.2.2  耗散粒子動力學(DPD)粒子運動方程及各種力的表達
    8.2.3  數值積分演算法
    8.2.4  耗散粒子動力學模擬體系中參數的選擇
    8.2.5  DPD模型模擬高分子體系的粗粒化與映射
  8.3  耗散粒子動力學模擬與靜電相互作用的耦合方法
  8.4  耗散粒子動力學模擬方法應用的優、缺點分析
  8.5  耗散粒子動力學熱浴在非球形模型中的擴展
    8.5.1  DPD平動熱浴(T-DPD熱浴)
    8.5.2  DPD轉動熱浴(R-DPD熱浴)
    8.5.3  DPD熱浴在GB體系平衡態模擬中的應用
    8.5.4  不同熱浴在GB體系非平衡態模擬中的比較
  8.6  耗散粒子動力學模擬GPU化
    8.6.1  鄰近表建立
    8.6.2  非鍵力計算
    8.6.3  鍵接力計算
    8.6.4  大尺度模擬演算法
    8.6.5  小結
  8.7  總結與展望
  參考文獻
第9章  耗散粒子動力學模擬研究多組分高分子材料相結構和相動力學
  9.1  高分子三元共混體系相行為及相轉變與界面性質
    9.1.1  高分子共混體系的相行為
    9.1.2  高分子共混體系相轉變與界面性質
  9.2  添迦納米粒子的高分子共混體系相行為和分相動力學
    9.2.1  納米球表面性質對不相容高分子共混體系相分離動力學的影響
    9.2.2  Janus納米粒子的形狀和分界面設計對高分子共混體系相行為和相分離動力學的影響
    9.2.3  納米棒表面性質對靜態及剪切場下高分子共混體系增容行為和相結構的影響
  9.3  總結與展望
  參考文獻
第10章  耗散粒子動力學模擬研究雙親分子及複雜高分子體系組裝行為
  10.1  耗散粒子動力學模擬研究T形及燕尾形三組分雙親分子相行為
    10.1.1  T形三組分雙親分子的相行為
    10.1.2  π形/燕尾形三組分雙親分子的相行為
  10.2  耗散粒子動力學模擬研究生物膜體系
    10.2.1  生物膜的相行為
    10.2.2  生物膜的膜融動力學

  10.3  耗散粒子動力學模擬研究高分子複合Janus納米材料
    10.3.1  研究背景
    10.3.2  環境響應性Janus納米片形變的耗散粒子動力學研究
  10.4  總結與展望
  參考文獻
第11章  耗散粒子動力學模擬研究半剛性高分子的本體熱致液晶相變和界面錨定取向行為
  11.1  半剛性棒狀高分子的本體熱致液晶相變
    11.1.1  熱致液晶模擬的研究現狀
    11.1.2  棒狀液晶分子的模型構建及模擬細節
    11.1.3  剛性棒狀液晶分子的熱致液晶相變
    11.1.4  半剛性棒狀液晶分子的熱致液晶相變
    11.1.5  分子柔性對熱致液晶相變和動力學行為的影響
    11.1.6  小結
  11.2  棒狀液晶分子在水-液晶界面上錨定取向行為
    11.2.1  研究現狀與應用
    11.2.2  模型構建與模擬設置
    11.2.3  雙親分子的剛性嵌段與液晶分子間的相互作用對錨定行為的影響
    11.2.4  溫度對錨定行為的影響
    11.2.5  小結
  參考文獻
第12章  耗散粒子動力學模擬研究磺化聚?亞胺質子交換膜
  12.1  磺化聚?亞胺質子交換膜的研究現狀簡述
  12.2  磺化聚?亞胺質子交換膜體系的模型構建和模擬細節
  12.3  序列分佈對磺化聚?亞胺質子交換膜形貌和性能的影響
    12.3.1  相態結構
    12.3.2  質子傳導率
    12.3.3  膜尺寸穩定性
    12.3.4  膜的力學性質
  12.4  總結與展望
  參考文獻
第13章  耗散粒子動力學模擬研究熔體靜電紡絲
  13.1  靜電紡絲電腦模擬研究現狀
  13.2  熔體靜電紡絲耗散粒子動力學模擬體系
  13.3  紡絲纖維下落速度
    13.3.1  電場力對紡絲纖維下落速度的影響
    13.3.2  高分子熔體黏度對紡絲纖維下落速度的影響
    13.3.3  高分子鏈長對紡絲纖維下落的影響
  13.4  下落過程中纖維微觀結構
    13.4.1  下落過程中紡絲纖維不同階段的速度變化
    13.4.2  熔體黏度與不同階段的纖維下落速度的關係
    13.4.3  下落過程中彈簧係數對纖維中分子鏈的均方末端距的影響
  13.5  總結與展望
  參考文獻
第14章  相場方法的原理、進展及在多組分多相高分子體系研究中的應用
  14.1  相場方法原理
    14.1.1  固溶體模型
    14.1.2  流體模型
    14.1.3  雙流模型
  14.2  相場方法研究進展
    14.2.1  旋節相分離初期的線性理論研究

    14.2.2  旋節相分離後期的標度理論研究
    14.2.3  電腦模擬研究
  14.3  GPU加速相場方法的數值模擬
    14.3.1  GPU加速的演算法實現
    14.3.2  GPU加速的驗證
    14.3.3  小結
  14.4  高分子共混物的分相研究
    14.4.1  高分子共混物的黏彈相分離
    14.4.2  剪切場下高分子材料分相研究
  14.5  總結與展望
  參考文獻
索引

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