[发明专利]一种二氧化硅/环氧树脂复合材料界面热阻的预测新方法

权利要求书

1.一种二氧化硅/环氧树脂复合材料界面热阻的预测新方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立SiO₂超晶胞模型：根据α-SiO₂的空间群和晶格参数，建立SiO₂的晶体模型，并切割晶体构建超晶胞模型，然后对超胞模型进行几何优化；

2)构建环氧树脂晶胞模型：构建双酚A型环氧树脂和三乙烯四胺固化剂的单体分子模型，建立45个双酚A型环氧树脂分子和15个三乙烯四胺固化剂分子组成的初始密度为0.6g/cm³的3维周期性晶胞，对晶胞进行几何优化；

3)构建复合材料层模型：建立SiO₂和环氧树脂的层模型，选择优化算法对层模型进行几何优化；

4)层模型的交联过程：通过运行xink.pl交联脚本，对优化后层模型中的双酚A型环氧树脂和三乙烯四胺固化剂分子进行交联反应，得到环氧树脂分子链；

5)动力学平衡：对交联完成后的SiO₂/环氧树脂层状模型进行动力学模拟，使模型达到平衡；

6)模拟结果计算：通过运行TC.pl脚本，得到SiO₂/环氧树脂层状模型的热流密度和温度分布，计算得到界面热阻。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化硅/环氧树脂复合材料界面热阻的预测新方法，其特征在于，步骤1)根据α-SiO₂的空间群P3₂21和晶格参数：

a＝b＝4.910，c＝5.402；

在分数坐标下，硅原子和氧原子的位置参数分别为：

Si：a＝0.480781，b＝0.480781，c＝0；

O：a＝0.150179，b＝0.414589，c＝0.116499；

得到SiO₂的晶体模型，剪切晶面，表面向量U(1 1 0)、V(1 -1 0)，建立7×4超胞，模型尺寸为的SiO₂超晶胞模型；对SiO₂表面羟基化处理，选择表面硅原子上的断裂键并将其与羟基结合、将表面氧原子上的断裂键与氢原子结合以模拟真实的氧化过程；选择Smart优化算法对SiO₂超晶胞模型进行几何优化。

3.根据权利要求1所述的一种二氧化硅/环氧树脂复合材料界面热阻的预测新方法，其特征在于，步骤2)构建双酚A型环氧树脂和三乙烯四胺固化剂分子模型，然后构建一个由45个双酚A型环氧树脂和15个三乙烯四胺固化剂分子组成的初始密度为0.6g/cm3的3维周期性晶胞，选定COMPASSII力场，模型精度设置为Medium；选择Smart优化算法对晶胞模型进行几何优化。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化硅/环氧树脂复合材料界面热阻的预测新方法，其特征在于，步骤3)将上面得到的SiO₂超晶胞模型设置为Layer1，环氧树脂晶胞模型设置为Layer 2，并在Layer 2下设置的真空层，其他设置默认，建立二氧化硅/环氧树脂复合材料的层模型；选择Smart优化算法对层模型进行几何优化。

5.根据权利要求1所述的一种二氧化硅/环氧树脂复合材料界面热阻的预测新方法，其特征在于，步骤4)在分子动力学软件中打开xink.pl交联脚本文件，定义反应位点，设置好交联参数，运行脚本文件进行交联模拟，得到环氧树脂分子链，然后将研究体系移到盒子中间。

6.根据权利要求1所述的一种二氧化硅/环氧树脂复合材料界面热阻的预测新方法，其特征在于，步骤5)对交联完成后的SiO₂/环氧树脂层状模型进行动力学模拟。

7.根据权利要求1所述的一种二氧化硅/环氧树脂复合材料界面热阻的预测新方法，其特征在于，步骤6)运行TC.pl脚本，对平衡后的模型进行界面热阻的计算；采用交换模型两端粒子速度实现外加热流的NEMD方法，周期性边界条件只应用于模型的x，y方向上，在模型的z方向上引入30埃的真空层作为边界条件，得到层状模型的热流密度和温度分布，基于传统的傅里叶定律计算不同功能化和不同接枝率的二氧化硅与环氧树脂之间的界面热阻。