国家教育部博士点基金(20116102110046)
- 作品数：10 被引量：35H指数：3
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- 聚丙烯酰胺/聚乙烯醇共混物相容性及力学性能的微观理论研究被引量：2
- 2015年
- 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(—NH2)、羰基(—CO)、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(—NH2)、羰基(—CO)、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。
- 魏庆华汪焰恩杨明明柴卫红张映锋
- 关键词：聚丙烯酰胺聚乙烯醇相容性结合能力学性能
- 聚合物粘结剂PVP、PAM和PVA结构与性能的分子动力学研究被引量：1
- 2018年
- 在粉末打印骨支架的工艺中,粘结剂的性质是影响骨支架质量的关键因素。采用分子动力学的模拟方法对三种常用高分子粘结剂的体系进行了构建和模拟,从微观分子层面研究了聚合物粘结剂PVP,PAM和PVA的部分性质,比如密度、内聚能及力学性能,并对三种粘结剂的性能参数进行了比较,对其内在关系进行了揭示。此外,还通过建立粘结剂与羟基磷灰石的界面相互作用模型,对三种粘结剂与羟基磷灰石的界面结合能进行了计算和比较,分析了影响高聚物粘结特性的根本原因。这一工作不仅对常用粘结剂的基本性质进行了预估,而且对骨支架粉末粘结工艺中粘结剂的选择提供了理论依据。
- 柴卫红汪焰恩魏庆华杨明明张映锋魏生民
- 关键词：分子动力学结合能
- HA／PLA复合材料界面相互作用及其力学性能的MD模拟被引量：11
- 2013年
- 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。
- 魏庆华汪焰恩杨明明魏生民
- 关键词：分子动力学结合能径向分布函数力学性能
- 聚乙烯醇与羟基磷灰石相互作用的理论分析被引量：3
- 2014年
- 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。
- 汪焰恩魏庆华杨明明魏生民
- 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
- 快速成形中PAN基碳纤维/HA力学性能模拟研究被引量：3
- 2013年
- 在人工骨支架增材制造过程中,为了制造出具有不同力学性能的人造骨支架适合不同病患,提出利用分子动力学(Molecular dynamics,MD)模拟方法,研究所用基体复合材料(聚丙烯腈(Poly acrylonitrile,PAN)基碳纤维和羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA))表面之间的相互作用及力学性能。分别在原子模拟凝聚相优化分子势能力场(Condensed-phase optimized molecular potentials for atomistic simulation studies,COMPASS)和通用力场(Universal force field,UFF)下,对比计算HA和PAN基碳纤维/HA的力学性能,并比较其弹性模量和泊松比,证明羟基磷灰石是一种各向异性材料,并给出羟基磷灰石中添加PAN基碳纤维可以有效改善其力学性能。针对沿不同剪切方向上的PAN基碳纤维/羟基磷灰石进行动力学计算,表明在不同的力场下,羟基磷灰石均是在沿(110)剪切面上与聚丙烯腈纤维产生的结合能值较大。结合径向分布函数分析,揭示了PAN/HA复合材料主要是通过PAN中的N原子与HA表面发生强作用,从而提高PAN/HA基体力学性能。
- 汪焰恩李鹏林杨明明魏生民
- 关键词：PAN基碳纤维羟基磷灰石结合能力学性能
- 含水量对PAM/PVA互穿网络水凝胶性能的影响被引量：2
- 2015年
- 应用分子动力学方法对PAM/PVA互穿网络水凝胶体系进行研究.发现该水凝胶体系的内聚能密度、结合能随着水含量的增加而增加,即体系的稳定性更强.由静态力学性能分析发现随体系含水量的增加,弹性系数、工程模量以及延展性均减小.此外,通过对相关函数的分析,发现H2O分子与其周围原子、官能团之间主要是通过氢键相互作用,形成氢键的强弱关系为Owater>OPVA>OPAM>NPAM,与形成氢键的可能性(难易)关系一致.
- 魏庆华汪焰恩杨明明柴卫红张映锋
- 关键词：聚丙烯酰胺聚乙烯醇分子动力学
- 径向极化压电陶瓷管建模与仿真被引量：2
- 2018年
- 基于平面应变假设,推导了径向极化压电陶瓷管在外电场作用下形变的计算公式。作为挤压式喷嘴的执行器,径向极化压电陶瓷管在与极化方向一致的外电场的作用下主要发生径向变形。利用有限元分析软件ANSYS14.0,对模型进行有限元仿真。利用这两种方法计算不同结构尺寸的压电陶瓷管在100 V电压作用下的内壁径向位移,两种方法计算结果之差小于5%,结果的一致性,验证了理论公式的正确性。该理论分析模型可预测挤压式压电喷嘴在外电场作用下的响应,指导喷嘴结构设计,降低喷嘴设计成本,提高喷嘴结构设计可靠性和设计效率。
- 杨明明汪焰恩魏生民柴卫红魏庆华
- 关键词：径向位移有限元分析
- 个性化三维打印仿生骨骼术前诊断模型被引量：11
- 2015年
- 目前骨科临床手术利用CT数字图像诊断病案、规划手术方案及复位策略,不易在术前进行操作练习,所选取的内固定骨钉和骨板无法测定力学匹配,从而难以避免术后应力并发症.术中依赖手术医生的经验和工具反复测量以便准确选取内固定器械,从而延长了患者创面开放时间,增加术中静脉血栓甚至动脉血栓并发症几率.尤其对于血管和神经丰富的股骨头更是容易引起术中并发症,甚至致残致死.本文分析了骨骼解剖模型的结构,研究了骨骼的内部微细结构、术前诊断模型外形轮廓以及力学性能的仿生设计方法,在此基础上,通过控制三维打印工艺、粉体材料成分和材料参数,得到不同力学性能的骨支架,从而实现了个性化定制的全骨仿生术前诊断模型.利用该模型可有效反映病患骨折和骨缺损真实特点,并可增加观察视场,明确骨折和骨缺损的实际情况和病症分型,从而有助于制定固定骨钉和骨板实际操作方案和规划替代骨植入方案,为术前手术设计、复位模拟、内置物选择、三维数据测量等重要手术环节提供物理操作模型,可明显改善手术效果,有效缩短手术时间,减少术中和术后并发症几率.
- 汪焰恩李欣培杨明明魏庆华李川川张伟凡魏溢魏生民
- 关键词：个性化定制骨科
- 快速成型中胶黏剂与羟基磷灰石粘结行为研究
- 2014年
- 在羟基磷灰石多孔支架快速成型制造过程中,为了制造出不易发生断裂的骨支架模型,利用分子动力学模拟方法分别对α?氰基丙烯酸正丁酯和α?氰基丙烯酸正辛酯与羟基磷灰石表面之间的胶粘行为进行研究,重点对其结合能进行了对比,并对羟基磷灰石不同表面的原子密度进行了比较.研究结果表明:在羟基磷灰石(100)、(110)和(111)三个不同剪切面中,聚丙烯酸正丁酯和聚丙烯酸正辛酯均与羟基磷灰石(110)剪切面有较大的结合能;聚丙烯酸正辛酯与羟基磷灰石表面的粘结强度大于聚丙烯酸正丁酯与羟基磷灰石表面的粘结强度.羟基磷灰石多孔陶瓷材料沿(110)方向与粘结剂之间的粘结更稳固,不易产生裂缝及断裂等现象.
- 李鹏林汪焰恩秦琰磊魏生民魏庆华
- 关键词：羟基磷灰石结合能聚丙烯酸酯模拟计算
- PVP/PVA水凝胶力学性能的分子动力学模拟被引量：2
- 2014年
- 目的从分子微观角度研究复合材料的力学性能及其单组份间发生相互作用的本质。方法用分子动力学(molecular dynamics,MD)方法模拟研究聚乙烯毗咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)以及其混合体系PVP/PVA的力学性能、径向分布函数等性质。结果 PVP与PVA有机结合之后的混合体系PVP/PVA较纯PVP体系力学性能有了明显的提高,且复合材料的力学性能不受温度的影响;混合体系两单组份间的相互作用主要是通过PVP分子单元中的氧原子与PVA中的羟基形成较强的氢键作用。结论 MD分析结果从分子层面揭示PVP/PVA复合水凝胶组份间相互作用机理,其力学性能较单组份PVP水凝胶有较大提高且不受温度影响;为临床制备水凝胶假体组织及其理化性能研究提供了一种可靠的理论研究方法。
- 汪焰恩魏庆华杨明明魏生民
- 关键词：聚乙烯醇分子动力学力学特性径向分布函数
