系列势阱深度下二元Lennard-Jones液体相分离程度的分子动力学研究

被引：3

作者：

张文惠

王丽娜

林佳玮

白世玉

赵兴宇

机构：

[1] 伊犁师范大学物理科学与技术学院,新疆凝聚态相变与微结构实验室

来源：

分子科学学报 | 2023年 / 39卷 / 03期

关键词：

相分离; 二元液体; 微观相互作用; 分子动力学;

D O I：

10.13563/j.cnki.jmolsci.2023.02.002

中图分类号：

O643.1 [化学动力学];

学科分类号：

070305 [高分子化学与物理];

摘要：

相分离是一种十分常见的现象，并得到了人们的广泛关注，但是究竟在怎样的微观相互作用下液体会产生相分离，其程度又是如何，仍然需要研究．本文通过分子动力学方法对系列势阱深度下二元Lennard-Jones液体进行了模拟研究，获得了液体相分离程度随两类原子势阱深度比值k的变化情况，给出了微观相分离下液体中同类原子聚集单元的典型图像，考察了相分离情况与原子间相互作用之间的关系．模拟所得的物理量包括各k值下平衡态液体中每个原子的最近邻原子是同类原子的几率的平均值、同类原子聚集单元的平均大小和所包含原子数的平均值、各瞬态图像中最大尺寸的聚集单元的平均大小和包含的原子数的平均值．上述物理量随k的增加都表现出了先缓慢增加，再快速增加，最后又变缓的变化特征．将这些量的变化特征与各k值下液体的瞬态图像和同类原子聚集单元的最大尺寸相结合，表明随着k的增加，二元Lennard-Jones液体依次能够出现没有相分离、微观相分离和宏观相分离3种状态．而且给出了液体从没有相分离向出现微观相分离的转变点和从出现微观相分离向出现宏观相分离的转变点所对应的k值，分别为2.47和2.89，揭示了液体出现微观相分离和宏观相分离所需要的微观相互作用条件，并且与其他文献中分子动力学模拟时所使用的参数以及所得结果具有一致性．在模拟结果的基础上，定性地解释了真实体系中的一些现象，并对相分离现象进行了热力学分析，表明液体中相分离是熵驱动和焓驱动竞争的结果．这些结果将为微观相互作用对液体相分离的影响情况及其热力学本质的理解产生重要的促进和启发作用．

引用

页码：253 / 263

页数：11

共 11 条

[1]

采用分子动力学方法研究氯化钠水溶液的微观结构 [J].

王丽娜 ;

尚洁莹 ;

张文惠 ;

周恒为 ;

赵兴宇 .

原子与分子物理学报, 2023, 40 (04) :71-78

[2]

布洛芬-乙醇-水混合物相分离机制的分子模拟研究 [J].

吉远辉 ;

黄谊平 ;

张茂 ;

程龙 .

中国科学:化学, 2021, 51 (12) :1671-1679

[3]

丙三醇水溶液中2个α弛豫的共存 [J].

杨越 ;

王丽娜 ;

尚洁莹 ;

周恒为 ;

赵兴宇 .

分子科学学报, 2020, 36 (04) :277-282

[4]

Fe50Cu50合金熔体相分离过程的分子动力学模拟 [J].

齐玉 ;

曲昌荣 ;

王丽 ;

方腾 .

物理学报, 2014, 63 (04) :258-263

[5]

三嵌段共聚物EO20PO70EO20相分离行为的耗散粒子动力学模拟 [J].

陈燕 ;

钟璟 ;

黄维秋 ;

陈若愚 ;

胡文虎 ;

陈正隆 .

高等学校化学学报, 2010, 31 (09) :1827-1833

[6]

多相高分子体系中的粘弹相分离行为 [J].

夏天 ;

黄亚江 ;

李光宪 .

高分子通报, 2009, (12) :14-24

[7]

二元Lennard-Jones液体的相分离过程及其扩散性质的分子动力学研究 [J].

李美丽 ;

张迪 ;

孙宏宁 ;

付兴烨 ;

姚秀伟 ;

李丛 ;

段永平 ;

闫元 ;

牟洪臣 ;

孙民华 .

物理学报, 2008, (11) :7157-7163

[8]

Signature of a Type-A Glass Transition and Intrinsic Confinement Effects in a Binary Glass-Forming System [J].

Blochowicz, Thomas ;

Schramm, Sebastian ;

Lusceac, Sorin ;

Vogel, Michael ;

Stuehn, Bernd ;

Gutfreund, Philipp ;

Frick, Bernhard .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2012, 109 (03)

[9]

Computer Models of Phase Separation Dynamics in Fe-Cr-Mo Ternary Alloys.[J].Iwamoto Y.;Goto Koji;Kuwajima T.;Fukuhara E.;Suwa Y.;Saito Yoshiyuki.Materials Science Forum.2003, 426-432

[10]

Phase separation in two-dimensional binary fluids: A molecular dynamics study [J].

Velasco, E ;

Toxvaerd, S .

PHYSICAL REVIEW E, 1996, 54 (01) :605-610

← 1 2 →