魏庆华
,
汪焰恩
,
杨明明
,
魏生民
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.21.008
基于HA/PLA复合材料可以在很大程度上实现 HA与PLA两者的优势互补,有望成为一种理想的骨替换材料。运用分子动力学(MD)方法,从分子理论的角度研究了羟基磷灰石(HA)的3个晶面(001)、(100)、(110)分别与聚乳酸(PLA)相互作用后混合体系的结合能,并对(110)晶面径向分布函数和力学性能进行了计算分析。结果表明,3晶面所对应结合能大小为 HA(110)>HA(100)>HA(001)；其相互作用主要源自PLA中的O 原子分别与HA中的H 原子形成的氢键以及 Oa1-Ca之间形成了离子键；PLA 组分能够对 HA的力学性能起到明显的加强作用,且 HA/PLA混合体系在各个方向的力学性能较单组分 HA更为接近,从而克服了因材料各向异性而导致的缺陷。
关键词:
羟基磷灰石
,
聚乳酸
,
分子动力学
,
结合能
,
径向分布函数
,
力学性能
汪焰恩
,
魏庆华
,
杨明明
,
魏生民
高分子材料科学与工程
为了研究聚乙烯醇在羟基磷灰石晶面上形成的相互作用,文中运用分子动力学方法,从分子理论的角度研究了羟基磷灰石(HA)的(001)、(100)、(110)晶面分别与含不同单元体数(40、80、120)聚乙烯醇相互作用后混合体系的结合能,并对(110)晶面径向分布函数和力学性能进行了计算分析和比较.结果表明,3个晶面所对应结合能大小为HA(110)＞HA(100)＞HA(001),同时结合能的大小和混合体系的力学性能在一定范围内会随着聚乙烯醇所含单体数的增加而增加,但当单体数达到一定值后结合能与力学性能反而会下降,这与单组分间是否形成有效接触有关;其相互作用主要源自PVA中的O原子分别与HA中的H原子形成的氢键以及Oa-Ca之间形成了离子键.
关键词:
聚乙烯醇
,
羟基磷灰石
,
分子动力学
,
结合能
,
力学性能
,
径向分布函数
魏庆华
,
汪焰恩
,
杨明明
,
柴卫红
,
张映锋
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.15.013
采用分子动力学的理论方法,从微观分子相互作用的层面研究了 PAM/PVA 共混体系,分别从组分间的相容性、结合能以及对相关函数分析3方面阐述了共混体系间相互作用的机理及本质,通过对组分不同质量配比体系的静态力学分析,研究了组分不同质量配比对体系力学性能的影响。结果表明,PAM 与PVA 组成的共混物相容性极好,而体系中单组分间的结合能随着 PVA 含量的增加反而减小,主要原因是质量相同的 PAM 链所含极性官能团的数目要高于 PVA链；此外,对相关函数分析表明,单组分间主要是通过氢键形成相互作用,且共混体系中酰胺基(—NH 2)、羰基(—C ??O)、羟基(—OH)官能团与周围 H 原子形成氢键的可能性关系为 O (－C＝O)＞ O (－OH)＞N(－NH2),这也是酰胺基(—NH 2)、羰基(—C ?? O )、羟基(—OH)官能团极性强弱关系的反映；单组分不同质量配比模型的静态力学分析表明,随着共混体系中 PVA组分含量的增加,体系弹性系数、各项工程模量、柯西压值均呈上升趋势,即 PVA 含量的增加可以明显改善PAM 的力学性能及其延展性。
关键词:
聚丙烯酰胺
,
聚乙烯醇
,
分子动力学
,
相容性
,
结合能
,
对相关函数
,
力学性能
汪焰恩
,
魏庆华
,
杨明明
,
魏生民
材料研究学报
基于羟基磷灰石陶瓷微球人工骨支架的制备工艺,用分子动力学(MD)方法研究了羟基磷灰石(HA)的三个晶面(001)、(100)、(110)分别与生物胶黏剂α-氰基丙烯酸正丁酯(NBCA)相互作用后混合体系的结合能,并计算分析了(110)晶面的力学性能和径向分布函数.结果表明,三晶面所对应结合能关系为HA(110)＞ HA(100)＞ HA(001);HA(110)晶面与NBCA之间粘结强度高于HA(100)和HA(001)晶面;对聚合度为40的NBCA聚合物与HA相互作用的MD计算表明,HA(110)/NBCA混合体系的力学性能比单组份HA体系有所下降,但满足人工骨对力学性能的要求;元素之间的径向分布函数揭示了混合体系HA/NBCA组分之间的相互作用机理,NBCA与HA(110)晶面存在较强的相互作用.其主要原因是,NBCA中的N原子和羰基中的O原子分别与HA中的H原子形成的氢键,进而说明了HA对NBCA的强吸附作用.
关键词:
材料科学基础学科
,
羟基磷灰石
,
α-氰基丙烯酸正丁酯
,
分子动力学
,
结合能
,
力学性能
,
径向分布函数
柴卫红
,
汪焰恩
,
魏庆华
,
杨明明
,
李欣培
,
魏生民
材料研究学报
doi:10.11901/1005.3093.2015.749
为了从微观分子相互作用层面研究三维打印骨支架工艺中的粉末粘结机理及本质,本文采用分子动力学的模拟仿真方法,分别从内聚能密度结合能、对关联函数、力学性能等方面对目前应用较多的PVP、PAM、PVA三种粘结剂的性能进行了研究,并将所得结果进行了分析和比较.仿真结果表明,三种粘结剂与HA相互作用模型的界面结合能的大小关系与粘结剂本身的内聚能密度大小关系一致,即PAM＞ PVA＞ PVP;粘结剂高分子与羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)的对关联函数分析表明,粘结剂与HA发生相互作用主要是通过高聚物中的极性官能基团与HA中的Ca原子、羟基发生作用形成离子键、氢键,且离子键作用强度较大;此外,三种相互作用模型各个方向的力学性能较单一HA有所降低,且相互作用模型力学性能的优劣关系为PVA/HA＞ PAM/HA＞PVP/HA,这一结论与结合能的大小关系并不完全一致,这说明相互作用模型的力学性能与粘结剂的粘性并不存在特定的内在关系.
关键词:
无机非金属材料
,
羟基磷灰石
,
分子动力学
,
粘结机理
,
力学性能
