Дослідження властивостей полімерів методами молекулярної динаміки з використанням LAMMPS (огляд)
DOI:
https://doi.org/10.20535/2617-9741.4.2020.219780Ключові слова:
комп’ютерне моделювання, полімер, фізичні властивості, молекулярна динаміка, LAMMPSАнотація
Проаналізовано особливості методів комп’ютерного моделювання фізичних властивостей полімерів із застосуванням вільно відкритого програмного коду LAMMPS, в якому реалізовано методи молекулярної динаміки, що лежать в основі моделювання еволюції фізичних систем атомного масштабу. З викорсианням LAMMPS проведено тестові розрахунки густини поліетилену й технічних пружних констант вуглецевої одношарової нанотрубки. Наразі, незважаючи на поширеність експериментальних методів дослідження полімерів, що потребують значних матеріальних ресурсів, застосування методів комп’ютерного моделювання до таких досліджень робить їх важливим інструментом у сучасних наукових дослідженнях.
Посилання
Polymer Science and Engineering: The Shifting Research Frontiers (Report). Washington : The National Academies Press, 1994. 192 p. DOI: https://doi.org/10.17226/2307.
Мікульонок І. О. Технологічні основи перероблення полімерних матеріалів. Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. 292 с. URL: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/35084 (дата звернення: 27.11.2020).
Халатур П. Г., Хохлов А. Р. Компьютерное моделирование полимеров // Соросовский образовательный журнал. 2001. Т. 7, № 8. C. 37–43.
Методы компьютерного моделирования для исследования полимеров и биополимеров / отв. ред. В. А. Иванов, А. Л. Рабинович, А. Р. Хохлов. Москва : Книжный дом «ЛИБРОКОМ» , 2009. 696 с.
Методы исследования современных полимерных материалов / сост. О. Г. Замышляева. Нижний Новгород : Нижегородский госуниверситет, 2012. 90 с. URL: http://www.lib.unn.ru/students/src/Zamyshlyayeva2.pdf (дата звернення: 27.09.2020).
Ramos J., Vega J.F., Martínez-Salazar J. Predicting Experimental Results for Polyethylene by Computer Simulation // European Polymer Journal. 2018. Vol. 99, P. 298–331. DOI: https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.12.027.
Методы исследования полимерных систем / С. А. Вшивков, А. П. Сафронов, Е. В. Русинова и др. Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та. 2016. 232 с. URL: https://elar.urfu.ru/handle/10995/40652 (дата звернення: 27.09.2020).
Николаев А. Ф. Технология пластических масс. Ленинград : Химия, 1977. 368 с.
Тадмор З., Гогос К. Теоретические основы переработки полимеров / пер. с англ. под ред. Р. В. Торнера. Москва : Химия, 1984. 632 с.
The Nobel Prize in Chemistry 2013 / The Nobel Prize. URL: https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2013/summary/ (дата звернення: 27.09.2020).
Allen M. P., Tildesley A. K. Computer Simulation of Liquids. 2d ed. Oxford : Oxford University Press, 2017. 640 p. DOI:10.1093/oso/9780198803195.001.0001.
Кривцов А. М. К теории сред с микроструктурой // Тр. СПбГТУ. 1992. № 443. С. 9–17. URL: http://www.ipme.ru/ipme/labs/msm/Pub/Krivtsov_1992_SPbGTU.pdf (дата звернення: 27.09.2020).
LAMMPS Molecular Dynamics Simulator: LAMMPS Documentation. URL: https://lammps.sandia.gov (дата звернення: 27.09.2020).
Валуев А. А. Норман Г. Э., Подлипчук В. Ю. Метод молекулярной динамики: теория и приложения / А.А. Валуев, // Математическое моделирование. Физико-химические свойства вещества. Москва : Наука, 1989. C. 5–40.
Sharma S. Molecular Dynamics Simulation of Nanocomposites Using BIOVIA Materials Studio, Lammps and Gromacs. San Diego : Elsevier Science Publishing Co Inc., 2019. 365 p.
Рапапорт Д. К. Искусство молекулярной динамики. Ижевск : ИКИ, 2012. 632 с.
Каплан И. Г. Введение в теорию межмолекулярных взаимодействий. Млсква : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1982. 312 с.
Норман Г. Э., Стегайлов В. В. Метод классической молекулярной динамики: вклад в основания статистической физики // Вестник ХНУ. Химия. 2009. № 870. Вып. 17(40). 41 с. URL: http://chembull.univer.kharkov.ua/archiv/2009/01.pdf (дата звернення: 27.09.2020).
McCammon J. A., Harvey S. C. Dynamics of proteins and nucleic acids. New York : Cambridge University Press, 1987. 234 p. DOI: https://doi.org/10.1016/0307-4412(89)90164-7.
Lee J. G. Computational Materials Science. An introduction. 2d ed. Boca Raton : CRC Press Taylor and Francis Group, 2017. 375 р.
Опейда Й., Швайка О. Глосарій термінів з хімії. Донецьк : ДонНУ, 2008. 738 с.
Gartner T. E. III, Jayaraman A. Modeling and Simulations of Polymers: A Roadmap // Macromolecules. 2019. Vol. 52, N 3. P. 755–786. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.macromol.8b01836.
Гулд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. Части 1, 2. Москва : Мир, 1990. 350+400 c.
Plimpton S. LAMMPS Users and Developers Workshop. Trieste : International Centre for Theoretical Physics, March 2014. URL: https://lammps.sandia.gov/tutorials/italy14/italy_overview_Mar14.pdf (дата звернення: 28.09.2020).
Schelstraete S., Schepens W., Verschelde H. Theoretical and Computational Chemistry, Amsterdam : Elsevier Science B.V., 1999. 946 p.
Computational materials Multi-scale modeling and simulation of nanostructured materials / T. S. Gates, G. M. Odegard, S. J. V. Frankland, T. C. Clancy // Composites Science and Technology. 2005. Vol. 65, N 15–16. P. 2416–2434. DOI: 10.1016/j.compscitech.2005.06.009.
Theodorov D. N., Suter U. W. Atomistic modeling of mechanical properties of polymeric glasses // Macromolecules. 1986. Vol. 19, N 1. P. 139–154. DOI: https://doi.org/10.1021/ma00155a022.
Омельчук І. В., Карвацький А. Я. Визначення густини поліетилену методами молекулярної динаміки з використанням LAMMPS // XІІ Всеукр. наук.-практ. конф. «Ефективні процеси та обладнання хімічних виробництв та пакувальної техніки» (10–11.12.2020): Зб. доп. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. С. 27.
Polyethylene. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Polyethylene (дата звернення: 27.09.2020).
Tserpes K. I., Papanikos P. Finite element modeling of single-walled carbon nanotubes // Composites. Part B: Engineering. 2005. Vol. 36. N 5. P. 468–477. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2004.10.003.
Li Ch., Chou T.-W. A structural mechanics approach for the analysis of carbon nanotubes // International Journal of Solids and Structures. 2003. Vol. 40, N 10. P. 2487–2499. DOI: https://doi.org/10.1016/S0020-7683(03)00056-8.
Про визначення модуля пружності одношарових вуглецевих нанотрубок методами структурної механіки / А. Я. Карвацький, І. О. Мікульонок, Т. В. Лазарєв, К. М Короленко // Mechanics and Advanced Technologies. 2019. Vol. 85, N 1. P. 13–25. DOI: https://doi.org/10.20535/2521-1943.2019.85.153877.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
