[发明专利]一种耗散粒子动力学力场的构建方法

权利要求书

1.一种表面活性剂溶液耗散粒子动力学力场的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)在Materials Studio软件中建立表面活性剂分子和水分子的粗粒化模型；

(2)计算步骤(1)的粗粒化模型中各粗粒化珠子之间的相互作用力参数，获得相应的相互作用力参数范围，各粗粒化珠子之间的相互作用力参数计算公式如下；

其中：a_ii表示相同的DPD珠子之间的相互作用力参数；

a_ij表示不同的DPD珠子之间的相互作用力参数；

式中：N_m表示DPD模拟中的粗粒化水平，即：一个DPD珠子中含有的水分子数；

k_BT表示DPD模拟中的能量单位；

ρ表示DPD模拟体系的密度；

χ_ij表示不同DPD珠子之间的Flory-Huggins参数；

(3)在Materials Studio软件中构建表面活性剂溶液的粗粒化模型；

(4)对步骤(2)和步骤(3)获得参数与模型，运用Materials Studio软件中的DPD模块进行耗散粒子动力学模拟，系统达到平衡后，记录各粗粒化珠子的坐标及运动轨迹，根据DPD模块中的Analysis功能对各珠子间的键长、相互作用能进行分析，结合Materials Studio软件中的Animation直接观察模拟体系的结构和形貌的动态变化过程，并获得表面活性剂溶液的相应微观结构性质参数；

(5)在相互作用力参数范围表的数值范围内反复对各珠子之间的相互作用力参数进行微调，获得不同强度的相互作用力下表面活性剂溶液的微观结构性质参数模拟数值；将该模拟数值与相应实验数据比较，直至模拟数值与实验数据吻合，确定该条件下的相互作用力参数即为优化的表面活性剂溶液的DPD力场参数。

2.根据权利要求1所述的一种表面活性剂溶液耗散粒子动力学力场的构建方法，其特征在于：所述步骤(1)中建立粗粒化模型如下：水珠子W为3H2O，表面活性剂分子为HnTm，由n个亲水性珠子H以及m个疏水性珠子T组成。

3.根据权利要求1所述的一种表面活性剂溶液耗散粒子动力学力场的构建方法，其特征在于：所述表面活性剂为含有磺酸基团的烷基磺酸钠。

4.根据权利要求3所述的一种表面活性剂溶液耗散粒子动力学力场的构建方法，其特征在于：步骤(2)获得的各珠子之间的相互作用力参数范围为：水珠子W与亲水性珠子H的相互作用力参数范围为65-75.8；水珠子W与疏水性珠子T相互作用力参数范围为90-104；亲水性珠子H与疏水性珠子T相互作用力参数范围为84-124，水珠子W之间的相互作用力参数为78，疏水性珠子T之间的相互作用力参数为78，亲水性珠子H之间的相互作用力参数为86.7。

5.根据权利要求1所述的一种表面活性剂溶液耗散粒子动力学力场的构建方法，其特征在于：所述步骤(3)中粗粒化模型通过Materials Studio软件中的DPD模块构建，采用体系为x＝y＝z坐标的正方体盒子，盒子中加入水珠子W和表面活性剂分子HnTm，其中水珠子和表面活性剂分子数量根据表面活性剂浓度换算。

6.根据权利要求1所述的一种表面活性剂溶液耗散粒子动力学力场的构建方法，其特征在于：所述步骤(4)中DPD动力学模拟的具体参数设置如下：模拟总时间为200000步，温度设置为298K，时间步长设置为0.05，每1000步输出一个模拟结果。

7.根据权利要求1所述的一种表面活性剂溶液耗散粒子动力学力场的构建方法，其特征在于，所述步骤(4)和(5)中表面活性剂的微观结构性质参数包括子聚集数、临界胶束浓度和聚集形态中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种表面活性剂溶液耗散粒子动力学力场的构建方法，其特征在于，所述步骤(5)中的实验数据是参考文献中通过实验得到的临界胶束浓度、子聚集数或胶束聚集形态。