第30篇一作論文被Comput. Mat. Sci.接受發(fā)表
提出了一個新的計算框架，利用分子動力學方法模擬玻璃聚合物薄膜熱性質對成型過程的依賴性。以低分子量聚乳酸粗粒化模型為研究示例，證實了制備路徑重要地影響玻璃聚合物薄膜的熱性質。結果表明利用通常的方法由熔融本體或薄膜冷卻獲得的玻璃聚合物薄膜（薄膜A和C）是穩(wěn)定的，而由玻璃本體獲得的玻璃聚合物薄膜（薄膜B）難以松弛。在各種路徑制備的薄膜中，薄膜B具有最高的勢能和不同于本體的平均恒容熱容。受物理氣相沉積啟發(fā)，提出了路徑D，將薄膜B按坐標沿厚度方向分為大致相等的上、中、下等三個區(qū)，獨立地控制三個區(qū)的溫度依次進行恒溫模擬和退火模擬。其中中間區(qū)類似于PVD中的基底。由此路徑得到的薄膜D的勢能Ep（代表了力學穩(wěn)定性）可通過中間區(qū)的溫度T0調節(jié)。隨著T0的增加，Ep先下降后增加，直至超過本體的Tg，Ep趨于平穩(wěn)。圍繞勢能最低點較寬的溫度范圍內，薄膜D的勢能均小于薄膜C的勢能。勢能最低點的溫度T0與本體Tg的比值非常接近于PVD優(yōu)化的基底溫度與本體玻璃化轉變溫度之比。通過比較發(fā)現(xiàn)，各種路徑制得的玻璃聚合物薄膜的結構性質差別極小，唯一例外的是中間層粒子的鍵有序參數(shù)Q6，較大的Q6值解釋了較大的穩(wěn)定性。自相關van Hove函數(shù)表征的動力學性質證實自由表面誘導中間層粒子運動減慢，對于形成穩(wěn)定的聚合物薄膜具有重要的作用。