高分子／固體介面摩擦

使用全原子分子動力學 (Full Atomistic MD) 計算非晶態聚乙烯 (PE) 與石墨壁面之間的摩擦行為

技術簡介

圖 1 顯示了模型的整體概況。此介面模型是使用 J-OCTA 的系統建模工具所建立。碳原子以白色表示，氫原子以藍色表示。X 軸與 Y 軸設定為週期性邊界條件，Z 軸在鬆弛計算期間則設定為反射邊界條件。鬆弛計算完成後，PE 層頂部的原子被固定，使其不受任何邊界條件影響。模擬溫度設定為 100 K，因此 PE 呈現玻璃態。在石墨壁的部分，整個壁面以固定速度沿 X 軸方向移動，遷移速度設定為 2.5 m/s。

圖 2 顯示了沿石墨壁表面原子上的介面水平方向的應力。正應力方向定義為與壁面移動方向相反，虛線代表平均應力值。

技術特色

透過上述模擬所得的水平方向與垂直方向應力，可計算微米尺度的摩擦應力，得知高分子材料止滑性質。

圖 1 石墨烯與PE介面模型

圖 2 介面於壁面上之水平方向壓力隨時間變化