[发明专利]一种支化高分子纠缠处理方法及粗粒化模拟方法

说明书

本发明涉及支化高分子粗粒化模拟技术领域，提供一种支化高分子纠缠处理方法及粗粒化模拟方法，所述支化高分子纠缠处理方法包括：步骤100，建立支化高分子构象初始样本；步骤200，更新粗粒化粒子之间相互作用对列表；步骤300，确定支化高分子粗粒化模拟过程中，相互作用对列表里链与链之间产生的物理缠结点；步骤400，初步判断物理缠结点的位置；步骤500，对相互作用的粗粒化粒子之间相互作用势的路径进行更新；步骤600，确定物理缠结点的最终位置。本发明能够有效地模拟具有多个缠结的支化高分子熔体的运动过程。

技术领域

本发明涉及支化高分子粗粒化模拟技术领域，尤其涉及一种支化高分子纠缠处理方法及粗粒化模拟方法。

背景技术

高分子聚合物的特性是与其拓扑结构密切相关的，因此探索高分子结构与性能甚至功能的对应关系，对于设计合成不同结构的分子，创造和利用具有特殊性能的新材料等方面有着非常重要的意义。计算机性能的提升和理论技术的不断发展，模拟仿真方法成为研究高分子特性的一个有力手段。

随着支化度和链长度的增加，高分子扩散或构象松弛时间增长的非常快，动力学过程达到了毫秒量级甚至到宏观尺度下的更长时间，达到平衡态是非常困难的。因此，原子和分子量级的模拟在时间尺度上具有局限性，很难实现对流变特性的研究。所以需要构建粗粒化模型，实现在介观尺度上进行有效分子动力学模拟的计算。

此外，在高分子链粗粒化过程中，随着粗粒化程度的增加，粒子之间的相互作用会变弱，因此要在粗粒化模拟中额外地考虑对物理缠结点的判断和纠缠力的处理，以避免产生链和链之间存在跨越等非实际物理现象的问题。

发明内容

本发明主要解决现有技术的支化高分子聚合物进行长时和大规模的模拟工作技术问题，提出一种支化高分子纠缠处理方法及粗粒化模拟方法，解决支化高分子链与链之间物理缠结的表述难题，特别地加入对中心支化点的处理方法，使之能够有效地模拟具有多个缠结的支化高分子熔体的运动过程，并改进了分析方法，从而可以同时分析支化高分子在介观尺度下的扩散特性和流变特性，为今后在设计特定性能高分子方面的实验研究奠定一定的理论基础。

本发明提供了一种支化高分子纠缠处理方法，包括以下过程：

步骤100，建立支化高分子构象初始样本；

步骤200，更新粗粒化粒子之间相互作用对列表；

步骤300，确定支化高分子粗粒化模拟过程中，相互作用对列表里链与链之间产生的物理缠结点；

步骤400，初步判断物理缠结点的位置；

步骤500，对相互作用的粗粒化粒子之间相互作用势的路径进行更新；

步骤600，确定物理缠结点的最终位置。

进一步的，所述步骤300，包括步骤301至303：

步骤301，将相互靠近的分属两个链的相邻粗粒化粒子进行标记，分别记为i，i+1和j，j+1；将标记好的粗粒化粒子所构成的三个向量分别记为r_i+1-r_i，r_j+1-r_j和r_i-r_j；

步骤302，根据三个向量构成的平行六面体的体积，利用以下公式确定向量三重积：

V_ij＝(r_i-r_j)·((r_i+1-r_i)×(r_j+1-r_j)

其中，V_ij表示向量三重积；

步骤303，根据确定的向量三重积，判断物理缠结点的状态。