[发明专利]一种分析石墨烯组装体的粗粒化分子动力学方法

权利要求书

1.一种分析石墨烯组装体的粗粒化分子动力学方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：a)构建单层石墨烯的粗粒化模型；b)根据组装形式构建石墨烯组装体的粗粒化模型；c)设置粗粒之间的相互作用；d)进行粗粒化模拟计算。

2.根据权利要求1所述的一种分析石墨烯组装体的粗粒化分子动力学方法，其特征在于：所述石墨烯粗粒分子包含4个碳原子，石墨烯粗粒分子的初始位置为4个碳原子的质量中心，石墨烯粗粒分子的质量为一个碳原子的4倍，石墨烯粗粒分子间的键长为全原子碳-碳键的2倍。

3.根据权利要求1所述的一种分析石墨烯组装体的粗粒化分子动力学方法，其特征在于：建模时只需要石墨烯粗粒分子的坐标，不需要指定键连、键角与二面角等连接信息。

4.根据权利要求1所述的一种分析石墨烯组装体的粗粒化分子动力学方法，其特征在于：所述石墨烯粗粒分子间相互作用的力场形式为Tersoff多体势与Lennard-Jones远程势的叠加。

5.根据权利要求1所述的一种分析石墨烯组装体的粗粒化分子动力学方法，其特征在于：具体地说，该方法包含以下步骤：

1)在分子建模软件Accelrys Material Studio中建立单层石墨烯模型，石墨烯粗粒分子以六元环形式连接，石墨烯粗粒分子间距离为0.284nm；

2)构建石墨烯组装体的初始结构，并将所有石墨烯粗粒分子的坐标输出到坐标文件；

3)采用LAMMPS程序对石墨烯组装体进行计算，在计算命令中指定对势函数类型为Tersoff和LJ/cut，命令如下：

pair_style hybrid/overlay tersofflj/cut 10

pair_coeff**tersoffSiC.tersoffC

pair_coeff**lj/cut 0.022923.469

函数中各项参数在Graphene.tersoff中；格式如下：

C C C 3.01.00.0380494.3484-.57058.727510.000000157241.105951386.84.10.61.743955574.4。

6.根据权利要求1所述的一种分析石墨烯组装体的粗粒化分子动力学方法，其特征在于：

双层石墨烯拉伸破坏的粗粒化分子动力学模拟

建立长度为20nm、宽度为10nm的双层石墨烯粗粒化模型，将初始结构的坐标保存在坐标文件；用LAMMPS程序对石墨烯粗粒化模型进行充分的能量弛豫，使其得到最优构型；将双层石墨烯的最底端1nm固定，并对最顶端1nm处的所有粗粒施加0.5nN的力，最终将双层石墨烯拉断。

7.根据权利要求1所述的一种分析石墨烯组装体的粗粒化分子动力学方法，其特征在于：

石墨烯气凝胶的粗粒化分子动力学模型

在Accelrys Material Studio软件中建立长度与宽度均为5nm的单层石墨烯，用10片石墨烯构建密度为0.2g/cm³的无定型块体结构；然后，将所有原子坐标导出，并乘以2，保存为LAMMPS可以读取的坐标文件；采用LAMMPS程序，对无定型结构施加静水压力，石墨烯片自组装为气凝胶结构。

8.根据权利要求1所述的一种分析石墨烯组装体的粗粒化分子动力学方法，其特征在于：

石墨烯三维搭接的粗粒化分子动力学模拟

在Accelrys Material Studio软件中建立3片长度与宽度均为5nm的单层石墨烯，摆放在一起；此时，每片石墨烯相互独立，相互之间没有共价键；然后，将所有原子坐标导出，并乘以2，保存为LAMMPS读取的坐标文件；采用LAMMPS程序，对系统进行能量弛豫；在能量弛豫过程中，三片石墨烯之间自动形成了共价连接，自组装为一个三维结构。