基于第一性原理参数化联合原子力场预测的取向聚乙炔极高热导率
材料科学
2020-09-30 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
聚合物的分子模拟依赖于准确的力场来描述原子间相互作用。本工作中，我们利用第一性原理密度泛函理论（DFT）计算对共轭聚合物聚乙炔（PA）——一种潜在的高热导率聚合物——的参数化联合原子力场。测试了 DFT 中不同的电子关联泛函。共轭聚合物主链中交替单键与双键的成键相互作用被显式描述，并且 Class II 非谐函数被分别参数化。键角与二面角相互作用同样为非谐的，并依据 DFT 能量面进行参数化。所建立的力场随后用于分子动力学（MD）模拟，以计算不同模拟域长度的单个 PA 链与 PA 晶体的热导率。研究发现，PA 单链与晶体的热导率均非常高且依赖于长度。在 790 nm 处，其各自的热导率值约为 480 Wm-1K-1 与 320 Wm-1K-1，高于迄今测得热导率最高的聚合物纤维聚乙烯（PE）。
引用
@article{arxiv.2009.13708,
title = {Extremely High Thermal Conductivity of Aligned Polyacetylene Predicted using First-Principles-Informed United-Atom Force Field},
author = {Teng Zhang and Jiaxin Xu and Tengfei Luo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.13708},
year = {2020}
}
备注
11 pages, 5 figures