在航空航天领域，运载火箭上的火箭助推器通常使用固体推进剂作为燃料。固体推进剂由颗粒氧化剂和聚合物粘合剂构成，相比液体推进剂降低了发射成本，而且在不需要低温制冷的前提下能够提供充分的推力。然而，固体推进剂中的聚合物粘合剂会由于外部污染、温度变化或紫外线辐射等因素发生老化和降解，因此需要针对这些因素进行深入研究。

4月18日， Materials Design® 原厂举办了分子动力学在固态火箭推进剂中的应用专题报告，报告人为Dr. Garrett Tow。

报告内容

此项研究中的多尺度模拟框架和研究内容如下：

• 量子力学尺度：电子结构

• 半经验量化尺度：经验参数化的价电子相互作用

• 分子动力学尺度（显式氢原子）：全原子模型，反应力场和非反应力场

• 分子动力学尺度（隐式氢原子）：含1个CHx基团的模型，非反应力场

• 介观尺度：含2-4个CHx基团的模型，非反应力场

• QSPR模型：构建结构和性质之间的线性关联

本次报告着重介绍了上述多尺度框架中分子动力学尺度的研究内容：首先使用MedeA Thermoset Builder构建聚合物粘合剂端羟基聚丁二烯（HTPB）和异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）在不同温度和比例下的交联模型，然后借助MedeA MT模块和MedeA Deformation模块计算了该体系的力学性质。

与此同时，报告人还针对HTPB-IPDI交联体系和颗粒氧化剂高氯酸铵（AP）的界面训练了机器学习力场，用于计算界面能以及确定羟基和AP的相互作用，并借助MedeA Diffusion模块研究了OH在AP表面的扩散行为。

最后，报告人指出，在实际的工程研究中需要更长的模拟时间和更大的模型，因此目前计划使用MedeA Mesoscale Builder创建了该体系的介观尺度模型进行更多研究。

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