一、跨尺度分子動力學軟件J-Octa

計算物理學作為探索微觀和納觀世界的規(guī)律方法，使研究人員更加細微的掌握復雜材料特性和現象，而這些現象是無法通過實驗結果獲得的。

J-Octa作為一款跨尺度分子動力學軟件能夠實現從本質上理解材料組分與性能間的關系。更能從原子級到微米級的范圍內對橡膠、塑料、薄膜、涂料及電解質材料等的開發(fā)所需的材料特性進行預測。J-Octa通過在共享平臺上與面向各尺度開發(fā)的模擬器合作，為材料設計與新材料開發(fā)提供最尖端的技術支持



（圖1：軟件架構） J

-Octa作為計算軟件優(yōu)于其他軟件的地方在于J-OCTA中所有輸入數據和計算結果都對用戶開放，便于定制運算。J-Octa通過開源多尺度仿真平臺用UDF文本傳遞數據、利用并行求解器+功能擴展及外部擴展器解析，將所有所有功能集成到GUI界面中，為用戶使用提供了較大便利。

（圖2：離子液體的MD模擬）

（圖3：全原子及粗粒化模型示意圖）

二、J-Octa作為模擬分析軟件的具體應用

1、高分子的交聯(lián)結構模擬

（1）利用J-OCTA/ VSOP，模擬DGEBA、44DDS交聯(lián)為環(huán)氧樹脂的過程（如圖4）

（圖4，Ref: T. Okabe,“Atomistic simulation of curing and mechanical properties of Epoxy resin”, J-OCTA Users Conference 2014）

（2）彈性模量的模擬（如圖5）

（圖5，Ref: V. Sundararaghavan, A. Kumar, International Journal of Plasticity, 47, 111 (2013)）

? NPT系綜、伸長率為10.22m/s

? 施加5%應變，擬合應力-應變曲線得到彈性模量

? 模擬得到的彈性模量:4.22GPa(實驗值:3.76GPa)

2.機器學習（如圖6）



（圖6）

3.代表性體積單元（RVE）μ-FEM（如圖7）

從分散相到STL界面或體素網格

從分散填料到STL或位置信息

（圖7）

4.分散相結構

?非線性結構分析：采用J-OCTA獲得橡膠、樹脂的相分離（如圖8、9）

（圖8）

（圖9）

5.粗粒化（CG）模型的典型案例（如圖10）

? 具有交聯(lián)結構的橡膠

? 交聯(lián)、填料-聚合物作用的影響



（圖10：左圖為無交聯(lián)網絡、不同變形速度下的應力應變曲線；右圖為存在交聯(lián)網絡（變形速度為0.001）的應力應變曲線）

6.循環(huán)拉伸變形下的填充橡膠模擬

（1）從形態(tài)學（Morphology）的角度討論動態(tài)響應差異的來源（如圖11）

（圖11，數據來源：）

（2）滯后機理（如圖12）



（圖12，數據來源：）

7.纏結熔體聚合物的動力學行為（如圖13）

（圖13）

審核編輯：劉清