氧化石墨烯/硅烷涂层分子动力学传输模拟
作者:
作者单位:

1.青岛理工大学 土木工程学院,山东 青岛 266520;2.青岛理工大学 海洋环境混凝土技术教育部工程研究中心,山东 青岛 266520

作者简介:

于 娇(1994—),女,山东威海人,青岛理工大学实验员,博士.E-mail:yujiaoa@126.com

通讯作者:

于 娇(1994—),女,山东威海人,青岛理工大学实验员,博士.E-mail:yujiaoa@126.com

中图分类号:

TU503

基金项目:

山东省自然科学基金资助项目(ZR202111250166)


Molecular Dynamics Simulation of Transport of Graphene Oxide/Silane Composite Coatings
Author:
Affiliation:

1.School of Civil Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266520, China;2.Engineering Research Center of Concrete Technology under Marine Environment, Qingdao University of Technology, Qingdao 266520, China

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    摘要:

    基于分子动力学研究了水化硅酸钙(C-S-H)及分别涂覆氧化石墨烯(GO)涂层和氧化石墨烯/硅烷(GS)复合涂层纳米孔道中的水分传输过程.结果表明:富含羟基和环氧基的GO涂层提供的大量氢键位点会加速水分的传输;GS复合涂层通过离子键的相互作用,与C-S-H基体产生有效结合,其裸露的疏水性尾链可以有效抑制水分的传输.

    Abstract:

    The water transport processes in calcium silicate hydrated(C-S-H) nanopores, coated graphene oxide(GO) and coated graphene oxide/silane(GS) composite coatings nanopores were investigated based on molecular dynamics. The results show that the large number of hydrogen bonding sites provided by the GO coating rich in hydroxyl and epoxy groups accelerates the water transport. The GS composite coating effectively binds to the C-S-H matrix through ionic bonding interactions and its exposed hydrophobic tail chains can effectively inhibit the water transport process.

    图1 传输孔道模型平衡态快照Fig.1 Equilibrium snapshots of transport model(size:nm)
    图2 不同孔道内径示意图Fig.2 Schematic diagram of different nanopore internal diameters(size:nm)
    图3 1.25、2.50、5.00、10.00 ns时水分传输快照Fig.3 Snapshots of water transport at 1.25, 2.50, 5.00, 10.00 ns
    图4 水分子传输高度曲线Fig.4 Curves of water molecule transport depth
    图5 GS与基体钙离子的微观结构Fig.5 Microstructure of GS and matrix calsium atoms
    图6 典型离子键快照Fig.6 Snapshots of typical ionic bonding
    图7 GO分子吸附在C-S-H表面的电荷密度差Fig.7 Charge density difference of GO molecule adsorption on C-S-H surface
    图8 原子沿垂直于传输方向(z方向)的强度分布Fig.8 Intensity distribution of atoms along direction perpendicular to transport direction (z-direction)
    图9 不同孔道界面处水分子的偶极矩与偶极角Fig.9 Dipole moment and dipole angle of water molecules at different pore interfaces
    图10 不同孔道界面处的典型水分子分布快照Fig.10 Snapshots of typical water molecule distribution at different pore interfaces
    图11 水分子的微观结构环境Fig.11 Microstructure environment of water molecules
    图12 水分子与不同孔道界面的时间相关函数Fig.12 Time dependent functions of water molecules with different pore interfaces
    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

于娇,李萌萌,柴松岳,金祖权,关静.氧化石墨烯/硅烷涂层分子动力学传输模拟[J].建筑材料学报,2023,26(9):1039-1046

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  • 收稿日期:2022-10-28
  • 最后修改日期:2023-01-14
  • 在线发布日期: 2023-10-10
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