シリカ-ポリブタジエン界面とナノコンポジットのための粗視化された力場

A Coarse-Grained Force Field for Silica-Polybutadiene Interfaces and Nanocomposites.

• Alessio David
• Marta Pasquini
• Ugo Tartaglino
• Guido Raos

抄録

シリカ-ポリブタジエン界面とナノコンポジットをモデル化するための粗視化力場を提示する。ポリマーであるポリ(シス-1,4-ブタジエン)は、以前に発表された単一原子モデルを用いて処理されている。シリカは剛体として扱われ、各SiO 2ユニットに対して1つのSiを中心としたスーパーアトームを用いた。シリカとポリマー間の相互作用のパラメータは、Q4(疎水性)とQ3(シラノールを含む親水性)の両方のケイ素原子を含むシリカ表面の原子論的シミュレーションから得られた、モデル界面での密度振動のボルツマン反転によって導出された。このモデルの性能を平衡及び非平衡分子動力学シミュレーションの両方で検証した。このモデルがゴム-シリカナノコンポジットの大規模シミュレーションに役立つことを期待しています。

We present a coarse-grained force field for modelling silica-polybutadiene interfaces and nanocomposites. The polymer, poly(cis-1,4-butadiene), is treated with a previously published united-atom model. Silica is treated as a rigid body, using one Si-centered superatom for each SiO 2 unit. The parameters for the cross-interaction between silica and the polymer are derived by Boltzmann inversion of the density oscillations at model interfaces, obtained from atomistic simulations of silica surfaces containing both Q 4 (hydrophobic) and Q 3 (silanol-containing, hydrophilic) silicon atoms. The performance of the model is tested in both equilibrium and non-equilibrium molecular dynamics simulations. We expect the present model to be useful for future large-scale simulations of rubber-silica nanocomposites.