[发明专利]一种构建高分子与超临界二氧化碳混合体系全原子模型的方法

权利要求书

1.一种构建高分子与超临界二氧化碳混合体系全原子模型的方法，其特征在于：

所述方法具体步骤为：

(1)利用Gromacs软件，对二氧化碳的EPM2全原子在NPT系综下进行高温退火模拟，构建稳定的超临界二氧化碳溶液体系；

(2)利用Gauss View构建由苯乙烯(Styrene)和含氟丙烯酸酯(Fluoroacrylate)构成的特定比例的嵌段高分子，其中苯乙烯(Styrene)是非极性单体，含氟丙烯酸酯(Fluoroacrylate)是极性单体；

(3)基于成熟的OPLSAA全原子力场以及高分子原子的化学成键类型，确定高分子中所有原子对应的原子类型,同时确定高分子包含的单体内原子之间的拓扑关系；

(4)基于链接单体之间原子成键作用的强弱，确定高分子单体之间的连接拓扑关系，然后根据高分子包含的单体之间的排列方式，将单体对应的拓扑和单体之间的拓扑关系按顺序关系进行组合，生成该高分子对应完整拓扑关系；

(5)利用Gromacs以及选定的全原子力场对高分子构型进行能量最小化，从而得到高分子的能量最优构型；

(6)将能量优化后的高分子加入超临界二氧化碳溶液体系，并利用Gromacs软件对高分子与超临界二氧化碳混合体系进行NPT系综下的高温退火模拟，最终得到稳定的高分子与超临界二氧化碳混合体系的全原子模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)和(6)中，采用Leap-Frog算法进行积分求解，对应的积分步长为0.5fs；采用Particle Mesh Ewald算法对长程静电作用进行求解，其截断半径为0.9nm；Lenard-Jones相互作用的截断半径为1.3nm；采用Berendsen热浴算法来恒定模拟的温度，其耦合常数为0.5ps；采用Berendsen压浴算法来恒定模拟的压强，其耦合常数为1.0ps。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(1)和(6)中，进行NPT系综下的高温退火模拟，具体退火过程依次为(1000bar，800K)-(800bar，600K)-(600bar，400K)-(400bar，320K)-(280bar，320K)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中所述拟定的含氟丙烯酸酯(Fluoroacrylate)单体与苯乙烯(Styrene)单体之间以嵌段模式进行组合，且含氟丙烯酸酯(Fluoroacrylate)单体与苯乙烯(Styrene)单体之间的比例是29:1-15:15。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中高分子的极性单体为含氟丙烯酸酯，而非极性单体为苯乙烯，两个单体对应的全原子模型为OPLSAA力场。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中高分子单体之间的连接拓扑包括所有与主链原子之间拓扑距离小于等于3的非氢原子之间的成键关系构成，同时还包括最近邻原子间的成键关系，次近邻原子间的键角关系，以及次次近邻原子间的二面角关系。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(6)中，将高分子加入到超临界二氧化碳时，高分子表面的范德瓦尔半径设置为0.35nm，且体系的高分子与二氧化碳的混合体系对应的高分子占体系的质量分数设定为0.19wt％。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(6)中消除高分子和二氧化碳之间的不合理接触的过程中，采用NPT系综下的高温退火模拟实现初始构型的弛豫。