快速成形中PAN基碳纤维/HA力学性能模拟研究

摘要：

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.

关键词：PAN基碳纤维、羟基磷灰石、结合能、力学性能、模拟

所属期刊栏目：49

分类号：TP391;O647(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金51175432,50905147;高等学校博士学科点专项科研基金20116102110046;陕西省自然科学基金2011JQ7005;西北工业大学博士论文创新基金201213;西北工业大学研究生创业种子基金Z2013043,Z2012037

在线出版日期：2014-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：6-11