高分子材料研究设计解决方案

MedeA是一个全功能材料设计及性质预测平台软件，其中包含数据库，建模工具，多尺度计算引擎，多种理化性质预测工具等模块。

一、建模

碳纳米管、嵌段共聚物、非晶聚合物、交联聚合物以及复合材料界面模型。

二、计算引擎

分子动力学LAMMPS、蒙特卡洛GIBBS。

三、性质预测

P3C 聚合物性质预测	Thermal Conductivity 热导
基于结构单元直接预测聚、合物性的力学、热力学、光电以及磁学性质	计算聚合物体系热导率
CED 内聚能密度	Diffusion 扩散
CED 内聚能密度	考察小分子在聚合物中的运输性质
Deformation 形变模拟	Viscosity 粘度
计算聚合物拉伸力学性质	计算聚合物熔体的粘度
Deposition 沉积腐蚀模拟	GIBBS 蒙特卡洛
模拟气相沉积、刻蚀腐蚀以及离子辐照	计算小分子在聚合物中的渗透系数
Surface Tension 表面张力	Forcefield ReaxFF 反应力场
计算材料界面处的表面张力	模拟聚合物降解或水解等化学反应过程
Mechanical Thermal 力学性质	Mesoscale 介观模拟
弹性、硬度、机械稳定性、热膨胀系数	利用粗粒化力场研究聚合物的微相分离以及自组装

高分子材料研究设计解决方案

MedeA是一个全功能材料设计及性质预测平台软件，其中包含数据库，建模工具，多尺度计算引擎，多种理化性质预测工具等模块。

一、建模

碳纳米管、嵌段共聚物、非晶聚合物、交联聚合物以及复合材料界面模型。

二、计算引擎

分子动力学LAMMPS、蒙特卡洛GIBBS。

三、性质预测

P3C 聚合物性质预测	Thermal Conductivity 热导
基于结构单元直接预测聚、合物性的力学、热力学、光电以及磁学性质	计算聚合物体系热导率
CED 内聚能密度	Diffusion 扩散
CED 内聚能密度	考察小分子在聚合物中的运输性质
Deformation 形变模拟	Viscosity 粘度
计算聚合物拉伸力学性质	计算聚合物熔体的粘度
Deposition 沉积腐蚀模拟	GIBBS 蒙特卡洛
模拟气相沉积、刻蚀腐蚀以及离子辐照	计算小分子在聚合物中的渗透系数
Surface Tension 表面张力	Forcefield ReaxFF 反应力场
计算材料界面处的表面张力	模拟聚合物降解或水解等化学反应过程
Mechanical Thermal 力学性质	Mesoscale 介观模拟
弹性、硬度、机械稳定性、热膨胀系数	利用粗粒化力场研究聚合物的微相分离以及自组装

传统高分子

♦复合应力状态下环氧树脂中的空化现象研究

MedeA Amorphous Materials Builder：创建双酚A与交联剂分子混合的无定形模型。
MedeA LAMMPS Thermoset Builder：对体系进行交联反应模拟创建环氧树脂的固化模型。
MedeA LAMMPS Deformation：研究不同应变大小和不同温度下的单轴、等双轴和等三轴拉伸过程，发现除了一般响应行为外，三种情况下的后弹性响应表现出显著的差异，孔隙的形成和演化也表现出对应力的高度依赖。
*参考文献：Neogi, et al. Composites Part A Applied Science & Manufacturing (2018).

传统高分子

♦复合应力状态下环氧树脂中的空化现象研究

MedeA Amorphous Materials Builder：创建双酚A与交联剂分子混合的无定形模型。
MedeA LAMMPS Thermoset Builder：对体系进行交联反应模拟创建环氧树脂的固化模型。
MedeA LAMMPS Deformation：研究不同应变大小和不同温度下的单轴、等双轴和等三轴拉伸过程，发现除了一般响应行为外，三种情况下的后弹性响应表现出显著的差异，孔隙的形成和演化也表现出对应力的高度依赖。
*参考文献：Neogi, et al. Composites Part A Applied Science & Manufacturing (2018).

高分子复合材料

♦聚乳酸纳米复合材料和氮掺杂碳纳米管的相互作用研究

MedeA-Polymer Builder：创建聚乳酸PLA的分子结构。
MedeA LAMMPS+MedeA Analysis(GroupGroup)：计算碳纳米管与PLA之间的相互作用能。在PLA/N-CNT中观察到较高的相互作用，相对于PLA/CNT构型，其中分子间力占主导地位，主要是N的存在导致了氢键的形成。
MedeA LAMMPS+MedeA Analysis(Paircorrelation)：计算了PLA上C-C之间的径向分布函数(RDF)。显示了聚乳酸链缠绕碳纳米管方式，在N-CNT的存在下，聚乳酸链轴向堆积在纳米管中。
*参考文献：Montes-Zavala , et al. Journal of Materials Science, 2020, 55(8):1-15.

高分子复合材料

♦聚乳酸纳米复合材料和氮掺杂碳纳米管的相互作用研究

MedeA-Polymer Builder：创建聚乳酸PLA的分子结构。
MedeA LAMMPS+MedeA Analysis(GroupGroup)：计算碳纳米管与PLA之间的相互作用能。在PLA/N-CNT中观察到较高的相互作用，相对于PLA/CNT构型，其中分子间力占主导地位，主要是N的存在导致了氢键的形成。
MedeA LAMMPS+MedeA Analysis(Paircorrelation)：计算了PLA上C-C之间的径向分布函数(RDF)。显示了聚乳酸链缠绕碳纳米管方式，在N-CNT的存在下，聚乳酸链轴向堆积在纳米管中。
*参考文献：Montes-Zavala , et al. Journal of Materials Science, 2020, 55(8):1-15.

能源与功能高分子材料

♦聚合物电解质PEO- LiTFSI的分子动力学模拟研究

MedeA Polymer Builder：创建PEO聚合物结构。
MedeA Amorphous Materials Builder：创建PEO-LiTFSI聚合物电解质的无定形模型。
MedeA LAMMPS+MedeA Analysis：分析PEO周围TFSI的配位数分布。表明团簇组成中这种意外的不对称性可能会对电解质的整体输运性质产生重大影响，而不仅仅是均匀分布的团簇的存在。
*参考文献：Nicola M , et al. Chemistry of Materials (2018).

♦聚合物电解质中Li离子输运性质的分子模拟研究

MedeA Polymer Builder：创建PEO、SUL和CAR的聚合物结构。
MedeA Amorphous Builder：创建电解质溶液的无定形模型。
MedeA LAMMPS Diffusion：计算Li+和TFSI-在各个聚合物中的扩散系数，表明阴离子的扩散速度比阳离子快，阳离子与聚合物链间的强相互作用有效地减缓了聚合物链的速度，阴离子由聚合物松散地协调，表现更高的流动性。
MedeA VASP：利用DFT方法计算了Li离子与各个聚合物分子间的结合能以及电离能，发现SUL-TFSI-间的结合能(-0.71ev)是EO-TFSI-间结合能(-0.35eV)的两倍。
*参考文献：Arthur France-Lanord, et al., Chem. Mater. 2020, 32, 121−126.

能源与功能高分子材料

♦聚合物电解质PEO- LiTFSI的分子动力学模拟研究

MedeA Polymer Builder：创建PEO聚合物结构。
MedeA Amorphous Materials Builder：创建PEO-LiTFSI聚合物电解质的无定形模型。
MedeA LAMMPS+MedeA Analysis：分析PEO周围TFSI的配位数分布。表明团簇组成中这种意外的不对称性可能会对电解质的整体输运性质产生重大影响，而不仅仅是均匀分布的团簇的存在。
*参考文献：Nicola M , et al. Chemistry of Materials (2018).

♦聚合物电解质中Li离子输运性质的分子模拟研究

MedeA Polymer Builder：创建PEO、SUL和CAR的聚合物结构。
MedeA Amorphous Builder：创建电解质溶液的无定形模型。
MedeA LAMMPS Diffusion：计算Li+和TFSI-在各个聚合物中的扩散系数，表明阴离子的扩散速度比阳离子快，阳离子与聚合物链间的强相互作用有效地减缓了聚合物链的速度，阴离子由聚合物松散地协调，表现更高的流动性。
MedeA VASP：利用DFT方法计算了Li离子与各个聚合物分子间的结合能以及电离能，发现SUL-TFSI-间的结合能(-0.71ev)是EO-TFSI-间结合能(-0.35eV)的两倍。
*参考文献：Arthur France-Lanord, et al., Chem. Mater. 2020, 32, 121−126.