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石墨烯与润滑油分子之间相互作用的分子动力学模拟

摘要：石墨烯与液体润滑油分子之间的微观相互作用显著影响固-液两相润滑体系的流变特性和摩擦学性能。本文基于分子动力学模拟探究了石墨烯与六种不同链长的烷烃油滴之间的相互作用。通过相互作用能，原子浓度分布，均方位移，弯曲度，质心，倾角等参量定量描述相互作用差异对润滑特性的影响。结果表明随着碳链长度的增加，烷烃分子从球形油滴模型向有序化层状结构转变。与此同时，相互作用能、与Z坐标轴夹角随着烷烃分子链长的增加进一步增加。相互作用过程中烷烃分子的自扩散运动和弯曲度随着烷烃分子链长的增加而减小，表明长链烷烃分子更易与石墨烯产生强烈相互作用，通过水平吸附在石墨烯的表面形成致密的多层吸附膜，从而发挥良好的润滑作用。此外，研究表明模拟温度的升高有利于吸附过程的发生，但是高温不利于烷烃分子在石墨烯表面稳定的吸附。