油纸复合介质中水分子扩散行为的分子动力学模拟.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebao)AprilActa尸．一Chim．Sin．2011，27(4)，815-824815[Article]、^，、V、)l，．whxb．pku．edu．cn油纸复合介质中水分子扩散行为的分子动力学模拟廖瑞金朱孟兆周欣杨丽君严家明孙才新(重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400044)摘要：对不同温度下水分子在油纸复合介质中的扩散行为进行了分子动力学模拟研究．通过分析水分子与纤维素形成的氢键发现，油中的水分子在模拟过程中会逐渐扩散到

2、纤维素内并与之形成氢键，而纤维素内的水分子则与纤维素形成氢键后被束缚于纤维素中．通过分析水分子的扩散系数发现，由于油和纤维素的极性不同，使得水分子在油和纤维素两种单介质中的扩散行为有较大差别，而在复合介质中的扩散系数受水分子在油和纤维素中的比例影响较大，两者表现出很强的相关性．水分子和两介质的相互作用与两介质的极性也存在很大的关系，且不同温度下水分子与两介质的相互作用能和水分子在油和纤维素中的比例也表现出了较强的相关性．不同温度下水分子的不同分布弱化了温度对扩散系数的影响．关键词：分子动力学；复

3、合介质：氢键：扩散系数；相互作用能：相关性中图分类号：O641；0642MolecularDynamicsSimulationoftheDifusionBehaviorofWaterMoleculesinOilandCelluloseCompositeMediaLIAORui—JinZHUMeng-ZhaoZHOUXinYANGLi-JunYANJia—MingSUNCai-Xin(StateKeyLaboratoryofPowerTransmissionEquipment＆SystemSecu

4、rityandNewTechnology,ChongqingUniversity,Chongqing400044,R．China)Abstract：Thediflusionbehaviorsofwatermoleculesinoil—cellulosecompositemediawerestudiedatdiferenttemperaturesusingamoleculardynamicssimulation．Byanalyzingtheformationofhydrogenbondsbetwe

5、enthewatermoleculesandcellulosewefoundthatthewatermoleculesthatwereinitiallypresentintheoiIgraduallyspreadtothecellulose．andhydrogenbondswereformedbetweenthem．Thewatermoleculesthatwerepresentinthecelluloseinitiallyalsoformedhydrogenbondsandwereboundt

6、ocellulosemolecules．Byanalyzingthedifusioncoeficientsofthewatermoleculesatdiferenttemperatureswefoundthatthediffusionbehaviorsofthewatermoleculesinthetwosingle．media。namelyoiIandcellulose，wereMerydiferentbecauseoftheirdiferentpolarities．Thedifusionco

7、eficientsofthewatermoleculesinthecompositemediawereinfluencedgreatlybytheratioofwatermoleculespresentintheoilandcelluloseandastrongcorrelationwasapparentbetweenthem．Thewatermolecule-elIinteractionenergyandthewatermOIecuIe—celluIOseinteractionenergywe

8、realsostronglyrelatedtothepolaritiesoftheoiIandthecellulose．Theinteractionenergiesalsoexhibitedastrongcorrelationtothedistributionofwatermoleculesatdiferenttemperatures．Thiswasthereasonfortheweakenedinfluenceoftemperatureonthediffusioncoeficientofthe