基于 ReaxFF 反应力场的 C/H/O/N 基聚合物碳化过程的原子尺度分析
化学物理
2019-05-06 v1
摘要
在原始聚合物前驱体的碳化过程中，石墨结构可以逐渐演化形成。这些石墨结构的存在会影响碳化碳纤维的力学性能。为了更好地理解这些结构演化背后的化学机制，我们使用 ReaxFF 反应力场进行了原子尺度模拟。考虑了三种不同的聚合物作为前驱体：理想化的梯形 PAN（聚丙烯腈）、一种提出的氧化 PAN 以及 PBO（聚对亚苯基苯并双噁唑）。我们确定了聚合物转化为碳纤维结构的潜在分子细节。由于这些是 C/H/O/N 基聚合物，我们首先基于密度泛函理论（DFT）数据开发了一种改进的 C/H/O/N 化学反应力场，特别关注 N2 形成动力学及其与碳化过程中形成的聚合物相关自由基的相互作用。然后，使用这种改进的力场，我们对所考虑聚合物的碳化过程初始阶段进行了原子尺度模拟。基于我们的模拟数据，我们确定了低分子量气体物质的形成分子路径、对进一步石墨结构演化至关重要的全碳环，以及演化出的全碳六元环簇的可能排列。
引用
@article{arxiv.1905.01265,
title = {Atomistic scale analysis of the carbonization process for C/H/O/N-based polymers with the ReaxFF reactive force field},
author = {Malgorzata Kowalik and Chowdhury Ashraf and Behzad Damirchi and Dooman Akbarian and Siavash Rajabpour and Adri C. T. van Duin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.01265},
year = {2019}
}
备注
46 pages, 13 figures