[发明专利]一种指导纤维素分子设计及介电特性评估方法

权利要求书

1.一种指导纤维素分子设计及介电特性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：模型构建，采用预设方法构建聚合物块体模型；

S2：结构优化，通过预设方法对所述聚合物块体模型进行优化，得到全局最优构型；

S3：参数计算，根据预设方法对所述全局最优构型的均方位移、玻璃化转变温度和分子间分子内氢键数进行计算，并获取计算结果；

S4：极化判断，通过所述均方位移、所述玻璃化转变温度和所述分子间分子内氢键数的计算结果来评估改性纤维素分子取向极化的强弱；

S5：介电常数判断，通过所述分子取向极化的评估结果判定介电常数的大小。

2.根据权利要求1所述的一种指导纤维素分子设计及介电特性评估方法，其特征在于，所述步骤S1中采用预设方法构建聚合物块体模型具体包括以下步骤：基于蒙特卡罗方法，使用Materials Studio软件中Amorphous Cell Calculation/Construction，指定密度、组成来构建所述聚合物块体模型。

3.根据权利要求1所述的一种指导纤维素分子设计及介电特性评估方法，其特征在于，所述步骤S2中通过预设方法对所述聚合物块体模型进行优化，得到全局最优构型具体包括以下步骤：

S21：通过预设方法对所述聚合物块体模型进行简单的几何优化；

S22：采用低温弛豫对所述几何优化后的聚合物块体模型进行退火处理，并选出所述全局最优构型。

4.根据权利要求3所述的一种指导纤维素分子设计及介电特性评估方法，其特征在于，所述步骤S21中通过预设方法对所述聚合物块体模型进行简单的几何优化具体包括以下步骤：

S211：输入所述聚合物块体模型，并加载立场参数；

S212：计算所述聚合物块体模型的能量；

S213：计算所述能量对于坐标的一阶导数或二阶导数；

S214：判断是否满足极限条件或其中，f为模型的势能，x_i为i原子对应的笛卡尔坐标；

S215：通过判断结果完成对所述聚合物块体模型的优化。

5.根据权利要求3所述的一种指导纤维素分子设计及介电特性评估方法，其特征在于，所述步骤S22中采用低温弛豫对所述几何优化后的聚合物块体模型进行退火处理，并选出所述全局最优构型还包括以下步骤：选定适合的退火循环次数、退火温度范围以及力场参数。

6.根据权利要求1所述的一种指导纤维素分子设计及介电特性评估方法，其特征在于，所述步骤S3中根据预设方法对所述全局最优构型的均方位移、玻璃化转变温度和分子间分子内氢键数进行计算，并获取计算结果具体包括以下步骤：

S31：将选出的所述全局最优构型进行分子动力学平衡；

S32：选取合适的力场、温度、系综、压强、控温控压方法、总模拟时间，并每隔一段时间收集一次动态信息；

S33：通过所述动态信息来对均方位移、玻璃化转变温度和分子间分子内氢键数进行计算并获取计算结果。

7.根据权利要求6所述的一种指导纤维素分子设计及介电特性评估方法，其特征在于，所述步骤S33中均方位移的计算具体包括以下步骤：利用Materials Studio软件Forcite模块的analysis工具，分析X系综下，Y温度下收集的待测物的分子链的运动信息，得到分子链的均方位移。

8.根据权利要求6所述的一种指导纤维素分子设计及介电特性评估方法，其特征在于，所述步骤S33中玻璃化转变温度的计算具体包括以下步骤：采用分子动力学，计算出预设温度范围内，待测物质的特定体积，并绘制出特定体积随温度变化的曲线，拐点处即为玻璃化转变温度点。

9.根据权利要求6所述的一种指导纤维素分子设计及介电特性评估方法，其特征在于，所述步骤S33中分子间分子内氢键数的计算具体包括以下步骤：在build/Hydrogen BondCalculation/H-bonding Scheme/Donor-acceptor list列表中设置氢键的受体和供体元素，并在H-bond Geometry中设置供体与受体之间的最大距离和最小角度后，点击Calculate，自动计算符合条件的氢键,结合脚本统计分子间和分子内氢键的数量。