514 / 2021-06-19 09:50:36

液晶5CB/碳纳米管协同润滑机理的分子动力学研究

目的 液晶是一种兼具晶体的有序排列和液体的流动性质的中间相态材料，具有良好的润滑性能。液晶润滑性能与分子取向密切联系，其分子排列可以通过外场控制，如电磁场和剪切场等。碳纳米管因具有优异机械性能和自润滑性能被广泛作为润滑油添加剂使用。基于液晶和碳纳米管优良的润滑特性，和两者间存在协同取向行为，本文采用分子动力学方法研究了两者协同增强润滑的机理。方法 模拟建立了以铁原子为摩擦副层，以润滑剂液晶5CB和添加剂碳纳米管为中间润滑剂层的三层分子模型，依次进行弛豫、纯剪切和加压剪切过程，计算了摩擦系数，提取液晶分子有序度以分析液晶5CB的分子取向变化，提取温度、相对原子浓度、相互作用能等微观参数，从原子尺度讨论和揭示碳纳米管的添加浓度对液晶5CB润滑性能的影响机理。结论 碳纳米管与液晶之间存在协同取向机制，进而影响摩擦系数变化；碳纳米管的添加浓度与液晶分子有序度呈正相关；碳纳米管能显著降低液晶分子与摩擦副的相互作用能，二者呈负相关。