魔芋葡甘聚糖水合层承载及润滑机理的分子动力学模拟

作     者：程启昊 郑庭 杨刚 张会臣 Qi-hao Cheng;Ting Zheng;Gang Yang;Hui-chen Zhang

作者机构：大连海事大学船舶与海洋工程学院大连116026 

出 版 物：《高分子学报》 (Acta Polymerica Sinica)

年 卷 期：2023年第54卷第11期

页      面：1784-1794页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070305[理学-高分子化学与物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(基金号51775077 51909023)资助项目 

主　　题：分子动力学模拟 魔芋葡甘聚糖 承载机理 润滑机理 

摘      要：魔芋葡甘聚糖(KGM)溶液具有优良的承载和润滑能力,为研究其微观作用机理,采用分子动力学模拟的方法,阐明了魔芋葡甘聚糖水合层的形成过程,探讨其在模拟工况下(压力范围:0~1000 MPa、剪切速度范围:0.02~1 nm/ps)的承载能力及剪切特性,揭示了其润滑机理.模拟结果表明,魔芋葡甘聚糖分子与水分子通过氢键形成水合分子,由于吸附效应,水合分子向铁原子层表面吸附聚集构成水合层作为承压载体;在剪切作用下,界面处吸附的魔芋葡甘聚糖水合分子层削弱了水分子与铁原子层的相互作用,从而降低界面剪切应力;魔芋葡甘聚糖分子数过多时,液相层中间部位的魔芋葡甘聚糖浓度增加,造成其周围液相层流动阻力增大,导致界面剪切应力增大.随着剪切速度的增加,KGM与水分子间的氢键随之减弱,从而削弱了KGM水合分子对水分子的约束,导致界面剪切应力随剪切速度的增大而增大.