[发明专利]一种聚酰亚胺材料性能模拟方法

权利要求书

1.一种聚酰亚胺材料性能模拟方法，其特征在于，其步骤包括：

S1、基于随机方法构建聚酰亚胺无定形晶胞初始模型；

S2、对所述聚酰亚胺无定形晶胞初始模型进行退火模拟，得到聚酰亚胺无定形晶胞模型；

S3、采用Smart算法对所述聚酰亚胺无定形晶胞模型进行优化；

S4、基于分子动力学法对优化后的所述聚酰亚胺无定形晶胞模型进行处理，得到聚酰亚胺无定形晶胞最终模型。

S5、采用Materials Studio软件对所述聚酰亚胺无定形晶胞最终模型进行分析得到其结构形貌图以及其自由体积和占据体积。

2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺材料性能模拟方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11、根据聚酰亚胺分子式生成若干个聚酰亚胺分子；

S12、将所述若干个聚酰亚胺分子按照随机的位置和空间关系首尾连接，形成多条聚酰亚胺分子链；其中，所述多条聚酰亚胺分子链构成所述聚酰亚胺无定形晶胞初始模型。

3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺材料性能模拟方法，其特征在于，所述步骤S2中对所述聚酰亚胺无定形晶胞初始模型进行退火模拟的模拟参数设置为：

初始温度设为300k，最高温度设为1000k，循环次数为10次；其中,升温过程动力学步长为1飞秒，降温过程动力学步长为0.5飞秒，最大迭代次数为5000次。

4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺材料性能模拟方法，其特征在于，所述步骤S3中采用Smart算法对所述聚酰亚胺无定形晶胞模型进行优化的参数设置为：能量收敛的标准设置为1×10-4kcal/mol，采用COMPASS II力场，并将最大迭代次数设置为100000次。

5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺材料性能模拟方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

S41、对所述聚酰亚胺无定形晶胞模型进行500皮秒的模拟时长的NVT系综操作；

S42、对所述聚酰亚胺无定形晶胞模型进行500皮秒的模拟时长的NPT系综操作；

S43、重复步骤S41-S42，直至所述聚酰亚胺无定形晶胞模型的尺寸大于或等于得到聚酰亚胺无定形晶胞最终模型。

6.根据权利要求5所述的聚酰亚胺材料性能模拟方法，其特征在于，所述步骤S41中对所述聚酰亚胺无定形晶胞模型进行NVT系综操作的参数设置为：以1飞秒为时间步长，温度为298k，每2000次步长输出一个结构状态，采用COMPASS II力场，使用Nosé-Hoover方法控温。

7.根据权利要求5所述的聚酰亚胺材料性能模拟方法，其特征在于，所述步骤S42中对所述聚酰亚胺无定形晶胞模型进行NPT系综操作的参数设置为：以1飞秒为时间步长，温度为298k，每2000次步长输出一个结构状态，采用COMPASS II力场，使用Nosé-Hoover方法控温，压强为0.0001GPa。

8.根据权利要求1所述的聚酰亚胺材料性能模拟方法，其特征在于，其步骤还包括：

S6、采用Materials Studio软件对所述聚酰亚胺无定形晶胞最终模型的自由体积分数进行计算。

9.根据权利要求8所述的聚酰亚胺材料性能模拟方法，其特征在于，所述步骤S6中所述聚酰亚胺无定形晶胞最终模型的自由体积分数的计算基于以下公式：

FFV＝(V-V_O)/V，

其中FFV为自由体积分数，V为总体积，等于自由体积和占据体积之和，Vo为占据体积。