高分子与计算机模拟
基于计算机模拟的高分子材料设计方法
基于计算机模拟的高分子材料设计方法高分子材料在现代工业中起着至关重要的作用，其广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域，对于提升材料性能和实现可持续发展具有重要意义。
随着计算机科学的迅速发展和计算机模拟技术的不断突破，基于计算机模拟的高分子材料设计方法逐渐成为实现高分子材料优化设计的重要手段。
一、计算机模拟在高分子材料设计中的作用计算机模拟技术运用计算机算法和理论模型对材料进行建模、分析和模拟，通过原子级别的计算和预测，可以揭示材料的结构、性能和行为，对材料的性能进行预测和优化。
在高分子材料设计中，计算机模拟可以提供对分子结构和界面交互的深入理解，帮助研究人员更好地理解材料特性、相互作用以及性能。
二、分子动力学模拟在高分子材料设计中的应用分子动力学模拟是一种常用的计算机模拟方法，通过求解分子运动方程，模拟材料中分子的实际运动和相互作用。
在高分子材料设计中，分子动力学模拟可以通过分子尺度的模拟，研究高分子材料的力学性能、热学性能和力学响应等方面的问题。
通过调整原子之间的相互作用力常数、界面形态等参数，创造新型高分子材料，优化材料的性能。
三、量子力学计算在高分子材料设计中的应用量子力学计算是一种基于量子力学原理进行模拟和计算的方法，可以用于研究高分子材料的电子结构和光学性质等问题。
量子力学计算方法包括密度泛函理论（DFT）、带间耦合模型（TB）等，通过对高分子分子轨道、能带结构、能态分布等进行计算，可以预测材料的电学和光学性质。
量子力学计算可以帮助高分子材料科学家设计新型高分子材料和优化现有材料的电学性能，为实验提供理论指导。
四、机器学习在高分子材料设计中的应用机器学习是一种基于数据和模式识别的方法，通过自动学习和迭代优化的方式识别和利用数据中的模式和规律。
在高分子材料设计中，机器学习可以通过对大量材料数据的学习，提取并分析其中的规律和趋势，预测高分子材料的性质和行为。
机器学习可以加速高分子材料的研发过程，帮助科学家设计出更具性能优越的高分子材料。
高分子材料的分子模拟研究及其应用
高分子材料的分子模拟研究及其应用高分子材料是一类特殊的材料，由于它的特殊性质，近年来受到了越来越广泛的关注。
高分子材料的应用领域也变得越来越广，例如塑料、纤维、涂料、胶粘剂以及医用材料等。
分子模拟技术在高分子材料研究领域的应用也越来越受到重视。
高分子材料的分子模拟研究是利用计算机模拟来预测高分子材料的性质和行为，从而为实验室的研究提供理论依据。
分子模拟主要涉及分子动力学模拟和量子化学计算两种方法。
分子动力学模拟可以模拟高分子材料的结构和动力学行为，从而得到高分子的力学性质、热力学性质和功能性质等方面的信息。
由于高分子材料的分子量较大，所以在模拟时需要将高分子体系划分成较小的模块，并考虑模块间相互作用的影响。
这种方法需要在计算机上构建原子模型，并使用数值模拟的方法来检验。
分子动力学模拟的优点是可以模拟高分子材料的宏观特性，例如熔化、流变和聚合等行为，而且可以更加有效的预测高分子材料的性能。
量子化学计算则是通过分子结构、相互作用、电填充状态和振动热等分子属性来计算分子力学和电学性质。
相较于分子动力学模拟方法，量子化学计算方法更加精确。
这种方法需要考虑单个分子的量子化学特性。
由于聚合物的量子化学特性较为复杂，所以通过量子化学计算来得到这些复杂物质的性质较为困难。
由于量子化学计算方法更加精确，它被广泛地应用于原子材料、小分子化学品和有机分子合成等领域中，增强了对这些材料的理解。
高分子材料的分子模拟研究可以预测高分子材料的结构和性质，并为高分子材料的设计和开发提供重要的理论帮助。
例如在材料选择方面，分子模拟可以确定分子之间的相互作用，并预测材料的力学性质和透明性等。
在高分子材料的应用研究方面，分子模拟可以模拟高分子材料在不同环境下的性质，例如在高温、高压和磁场等条件下的行为，从而提高高分子材料的功能性。
此外，分子模拟也可以在制备新材料时发挥重要的作用，例如通过分子动力学模拟来指导聚合物的合成。
在高分子材料研究中，分子模拟技术的应用以及得到的相应结果十分有价值。
生物大分子的分子动力学模拟研究
生物大分子的分子动力学模拟研究生命的奥秘始终是科学家们探索的重要领域，而生物大分子在其中占据着至关重要的地位。
从蛋白质到核酸，从多糖到脂质，这些高分子化合物被广泛应用于传导信息、实现代谢和维护细胞结构。
而生物大分子的运动、构象转变和相互作用等方面的研究，对于理解其功能和架构具有至关重要的作用。
这时，分子动力学模拟技术便应运而生。
一、分子动力学模拟技术分子动力学模拟技术是一种通过计算机模拟生物分子的物理运动和构象转变，从而预测其在特定条件下的热力学结构和动力学行为的方法。
该方法可以为分子的设计、鉴定以及药物的研发提供依据，甚至能够预测生命体系中的宏观现象，如蛋白质和DNA的折叠、纤维素的降解、膜蛋白的运动与通透等。
因此，分子动力学模拟受到了广泛的关注和应用。
二、分子动力学模拟的基本原理分子动力学模拟中的生物大分子通常被视为由一系列点电荷和能量势能所组成的虚拟颗粒体系。
当它处于特定的温度、压力和化学环境下时，其分子结构、构象状态、相互作用等都可以被计算机进行模拟。
在模拟之前，需要先构建一个“初始构象”或“基态构象”，也就是分子在某种条件下的已知结构。
然后，运用物理学、化学、力学、统计学等多种学科原理，为分子建立数学模型，采用一定的计算方法，在计算机上模拟其粒子运动过程，从而模拟分子的热力学和动力学特性。
三、生物大分子的模拟研究1. 蛋白质的运动与结构蛋白质是生物大分子中最复杂的组分之一，其稳定的结构和丰富的动力学性质控制了其在生物系统中的功能。
模拟蛋白质结构与动力学的研究是目前分子动力学模拟的主要应用之一。
例如，可以研究蛋白质的折叠运动，理解蛋白质在不同环境下的结构稳定性和本质动力学机制，为疾病和药物设计提供依据。
2. DNA/RNA的动态行为DNA/RNA是细胞分裂和遗传信息传递的基本结构，其不稳定的结构和实时的信息处理意义重大。
分子动力学模拟技术可以帮助理解DNA/RNA的序列调控、局部结构的转变和拓扑结构的动态调整等方面。
生物大分子的计算机模拟及其应用研究
生物大分子的计算机模拟及其应用研究生物大分子是生命体系中最基本的构成单位。
其中蛋白质和核酸是生命体系中至关重要的分子，是细胞中最活跃的分子，其形态和功能对生命体系具有极其重要的影响。
对于人类来说，与蛋白质和核酸有关的疾病，如癌症和神经系统疾病等，是当前世界面临的重大挑战。
因此，对蛋白质和核酸的计算机模拟研究已经成为当前生物学和药理学领域的热点之一。
一、生物大分子计算机模拟的基本原理生物大分子是在特定条件下稳定存在的空间结构，其结构决定了分子的性质及其功能。
计算机模拟技术是一种通过计算机模拟生物大分子自组装过程，得到分子结构和性质的方法。
通俗地说，就是通过计算机程序模拟大分子的物理化学过程，从而预测大分子的三维结构、稳定性、动力学性质和功能等。
而蛋白质分子的计算机模拟研究主要包括两部分：第一是模拟蛋白质的折叠和构象变化；第二是模拟蛋白质与其他分子相互作用的动力学过程。
通过计算机模拟的方法，可以得到大分子的三维结构，从而对大分子的物理化学性质进行预测。
比如，可以通过计算得到某种蛋白质质量、熔点等性质；通过计算模拟获得其动力学性质，如分子在不同温度下的构象变化、在溶液中的不同自由能状态等；并可以计算分子在与其他分子相互作用时的亲和力、识别速度等动力学参数。
计算机模拟技术已经成为分子生物学、药理学和材料科学等领域研究的必要工具之一。
二、目前的生物大分子计算机模拟技术在多年的研究中，系统地探索和发展了一系列的计算机模拟技术，并不断提高模拟效率和准确性。
这些技术包括分子动力学模拟、蒙特卡罗模拟、能量最小化、分子对接、辅助设计和模拟等。
其中，分子动力学模拟是目前应用最广泛的方法之一。
它是通过求解牛顿运动方程，考虑大分子的集体运动和内在振动，模拟大分子的数百万甚至数千万的原子的动力学行为。
这种方法的优点在于可以较好地模拟蛋白质分子的折叠和构象变化，并可以探究分子的多种动力学过程。
但是，计算时间较长，数据量大。
三、生物大分子计算机模拟技术的应用生物大分子计算机模拟技术已经在分子科学、药理学、材料科学、环境科学等领域中得到广泛应用。
计算模拟在材料科学中的应用
计算模拟在材料科学中的应用在过去的几十年中，计算模拟技术在材料科学研究中的应用越来越广泛。
计算模拟技术是指利用计算机对物质的结构和性质进行预测和计算的技术。
材料科学研究中的计算模拟技术，一方面可以在理论层面上探索材料的结构和性质，另一方面可以辅助实验研究，提供更加精细的数据和结论。
本文将从计算模拟技术的基本原理、应用领域以及未来发展方向三个方面探讨计算模拟技术在材料科学中的应用。
一、计算模拟技术的基本原理计算模拟技术的基本原理是通过模拟物质中静止或运动的原子、分子、离子及其集合体的关系，对金属、陶瓷、高分子等材料的结构及性质进行预测，从而更好的完成相应的材料设计、材料评估等工作。
主要包括分子动力学、量子化学计算、蒙特卡洛模拟等多种技术手段。
其中，分子动力学技术探讨了原子及分子的运动与相互作用学理论。
在运动的过程中，通过分析原子的位置、速度、加速度等参数，可以探究材料的强度、韧性、疲劳寿命等性质。
量子化学计算技术是通过量子力学原理和电子结构计算理论，探究材料结构中原子和分子间的相互作用和反应过程，了解材料的化学性质和反应机理。
而蒙特卡洛模拟则是强调对将随机抽样构建的模型中的这些模型参数（模型思维）进行基于大量模拟的推断的一种方法。
这些技术的应用可以显著提高材料研究的效率，为新材料的设计和生产提供很大的帮助。
二、计算模拟在材料科学中的应用领域计算模拟技术在材料科学中的应用领域主要分为以下几个方面。
1、材料结构模拟：通过模拟物质中原子、分子之间的关系，可以计算出材料在不同状态下的结构特性，如形状、组成成分、与环境的相互作用等。
其应用范围非常广泛，如研究材料的缺陷结构、晶格畸变、材料中的纳米结构等。
2、材料力学性质计算：计算模拟技术在材料力学性质的研究中，可以预测材料在受力作用下的应力-应变曲线、屈服强度、韧性等重要性能参数的变化。
也可以通过模拟探讨塑性变形、断裂机理、蠕变机制等材料力学性质的规律和机理。
树状高分子的计算机分子模拟研究进展
０ 引 言
树状 高 分子 （ ｅ ｄ ｉ ｒ）是 近年来 出现 的一 类 新 型 有 机化 合 物 ， 由中心 核 、 Ｄ ｎｒ ｍｅｓ 它 内层 重 复单 元 和 外 层
端 基 组成 ． 成上 采用 保护 和反 保 护相结 合 的 多步 重复 的合 成方 法． 类 大分子 在结 构上 具有 高度 的几 何 合 此 对 称性 、 确 的分 子结构 、 精 大量 的官能 团 以及分 子 内存在 空腔 及 分子链 增 长具有 可 控性 等特 点ｎ ． 形 大分 ］树 子 具有非 常规整 的精致 的结 构 ， 其体积 、 状 、 形 功能基 以及相对分 子质量都 可 以在分 子水平上精确 控制 ． ］
＊ 收 稿 日期 ：０ １０— １ ２ １ ＿５１
作 者 简 介 ：龚
圣 （ ９ ８ ） 男 ， 西 省 临 川 县 人 ， 师 ， 士 ， 究 方 向 ： 能 与 环 保 材 料 的 研究 与 开发 １７一 ， 江 讲 博 研 节
・
１ ・ ６
陕 西科 技 大 学学 报
第２ ９卷
的单 个小 分 子 ， 中从 头算 量子力 学计 算广 泛用 于计 算 平衡 几何 形 状 、 其 扭转 势 以及小 分 子 的 电子 激 发 能．
树 状 高 分 子 的计 算 机 分 子 模 拟 研 究进 展
龚 圣 ，宋 光 泉
（ 恺 农 业 工 程 学 院 化 学 化 工 学 院 ，广 东 广 州 ５ ０ ２ ） 仲 １２ ５
摘
要 ： 状 分子 具有规 整 、 致的 结构 ， 树 精 其体 积 、 状 、 能基 以及 相 对 分子 质 量 都 可 以在 分 形 功
经验 计算 法 如 Ｃ ＮＤＯ（ 略分 重叠 法 ） Ｍｎ模 型 Ｉ 、 Ｒ ＤＯ 等 用 于计 ｉ ）Ｐ Ｄ
高分子材料的力学性能模拟及分析
高分子材料的力学性能模拟及分析高分子材料是一种重要的材料类型，具有许多引人注目的优良性能。
它们具有很高的可塑性和韧性，可以成型为各种复杂形状，且可以在不同温度和湿度下使用。
在这篇文章中，我们将讨论高分子材料的力学性能模拟及其分析方法。
高分子材料的力学性能高分子材料的力学性能是指材料在受力时的反应，包括材料的弹性、塑性、断裂等性质。
这些性能对于材料的使用非常关键，因为它们决定了材料的强度、韧性和耐久性等方面。
在高分子材料中，弹性模量是衡量材料弹性性能的一项关键指标。
弹性模量可以定义为材料在受力时的弹性变形与应力的比值。
高分子材料的弹性模量通常比金属和陶瓷等传统材料低，这是由于高分子材料的链状分子结构和较弱的相互作用力导致的。
除了弹性模量，高分子材料还表现出不同的塑性行为。
塑性行为主要由两个因素决定：分子在受力下的形变和传递形变的机制。
高分子材料通常表现出可塑性行为，这意味着他们可以在受到压力时变形而不会破裂。
分析高分子材料的力学性能分子动力学模拟是一种非常有效的方法，可以用来分析高分子材料的力学性能。
分子动力学模拟是一种计算机模拟技术，可以模拟分子之间相互作用的力学行为。
在分子动力学模拟中，分子被建模为一系列离散的质点，并通过牛顿运动定律来计算分子的位置和速度随时间的变化。
分子动力学模拟可以提供高分子材料的微观结构和力学性能的详细信息。
通过模拟，我们可以了解材料在受力时的分子间相互作用和变形，并且可以预测材料的力学性能，如弹性模量、塑性性质和断裂行为等。
另一种用于分析高分子材料的力学性能的技术是有限元方法。
有限元方法是一种数值分析技术，广泛应用于工程、物理学和其他学科。
有限元方法的基本思想是将大型问题分解为许多小型问题，然后使用计算机程序解决。
在有限元方法中，高分子材料被分解成数百万个小元素，然后通过数值方法来求解每个元素的力学行为。
这些小元素的行为可以被组合成整个材料的力学性能。
总结高分子材料是一种非常重要的材料类型，因为它们具有许多优良的性能。
高分子材料结构分析
高分子材料结构分析引言高分子材料是一种由大分子聚合物组成的材料，具有重要的工业应用和科学研究价值。
了解高分子材料的结构对于研究其性质和应用具有重要意义。
本文将介绍高分子材料结构分析的方法和技术。
一、传统结构分析方法传统的高分子材料结构分析方法包括X射线衍射、核磁共振和红外光谱等。
1. X射线衍射X射线衍射是研究高分子材料结构最常用的方法之一。
通过将X射线束照射到高分子材料上，利用晶体衍射原理，在探测器上得到衍射图样。
通过解析衍射图样，可以确定高分子材料的晶体结构和晶格参数。
2. 核磁共振核磁共振是利用核磁共振现象研究高分子材料结构的方法。
通过将高分子材料置于强磁场中，利用核磁共振现象来获得高分子材料的特征谱图。
核磁共振谱图可以提供高分子材料内部原子的相对位置和化学环境的信息。
3. 红外光谱红外光谱是研究高分子材料结构的另一种重要方法。
通过将红外光照射到高分子材料上，观察材料对红外光的吸收情况。
不同的官能团对应着不同的红外光谱峰，通过对红外光谱的分析，可以确定高分子材料的结构。
二、现代结构分析方法随着科学技术的发展，现代结构分析方法在高分子材料研究中得到了广泛应用。
下面介绍几种常用的现代结构分析方法。
1. 激光拉曼光谱激光拉曼光谱是利用拉曼散射现象进行结构分析的方法。
通过将激光照射到高分子材料上，观察材料散射的拉曼光谱。
拉曼光谱提供了高分子材料的分子振动信息，可以揭示其结构和构型。
2. 原子力显微镜原子力显微镜是一种能够在原子尺度上进行观察的仪器。
利用探针扫描样品表面，根据探针和样品之间的相互作用力，得到样品表面的形貌和结构信息。
原子力显微镜可以用于观察高分子材料的微观结构和表面形态。
3. 激光光散射激光光散射是一种用于研究高分子材料结构和动力学行为的方法。
通过照射高分子材料样品，观察散射光子的散射情况，可以得到高分子材料的分子量、分子尺寸和分子链排列等信息。
三、计算模拟方法计算模拟方法是一种通过计算机建立高分子材料的模型，模拟其结构和性质的方法。
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高分子与计算机模拟随着以计算机、网络技术、通讯技术为代表的信息技术的迅猛发展，计算机和互联网在化学等各领域得到了广泛的应用。
由于高分子材料专业所研究的主要对象———聚合物的种类繁多，唯有通过计算机才有可能对浩如烟海的化学知识进行有效的处理。
聚合物加工过程中预测聚合物结构或对预期的聚合物结构进行开发，并通过可视化、在线检测、计算机模拟等对加工过程进行定量分析和优化是当今聚合物加工领域发展的新趋势。
然而这些工作都离不开计算机，当今，计算机技术已深入到高分子材料领域的各个方面，成为高分子专业科技工作者必不可少的工具。
计算机模拟既不是实验方法也不是理论方法,它是在实验基础上,通过基本原理,构筑起一套模型与算法,从而计算出合理的分子结构与分子行为。
运用分子模拟技术,人们能够对材料原子及分子层次的机理有更全面的了解。
1.分子模拟的方法1. 1 量子力学方法量子力学方法借助计算分子结构中各微观参数, 如电荷密度、键序、轨道、能级等与性质的关系, 设计出具有特定动能的新分子。
该法所描述的是简单的非真实体系, 计算的是绝对温度零度下真空中的单个小分子。
其中从头算量子力学计算广泛用于计算平衡几何形状、扭转势以及小分子的电子激发能。
随着计算机硬件和算法的发展, 已将此技术用到大分子, 包括聚合物的低聚物在内的模型, 并有较好的效果。
1. 2 分子力学分子力学法又称Force Field方法, 是在分子水平上解决问题的非量子力学技术。
其原理是, 分子内部应力在一定程度上反映被计算分子结构的相对位能大小。
分子力学法是依据经典力学的计算方法, 即依据Bom-oppenheimer原理, 计算中将电子的运动忽略, 而将系统的能量视为原子核种类和位置的函数, 这些势能函数被称为力场。
分子的力场含有许多参数, 这些参数可由量子力学计算或实验方法得到。
该法可用来确定分子结构的相对稳定性, 广泛地用于计算各类化合物的分子构象、热力学参数和谱学参数。
1. 3分子动力学模拟分子动力学模拟是一种用来计算一个经典多体系的平衡和传递性质的方法。
它对于许多材料来说是一个很好的近似, 在许多方面, 分子动力学模拟与真实实验相似。
它以特定粒子( 如原子、分子或者离子等) 为基本研究对象, 将系统看作具有一定特征的粒子集合, 运用经典力学方法研究微观分子的运动规律,得到体系的宏观特性和基本规律。
由于分子力学所描述的是静态分子的势能, 而真实分子的构象除了受势能影响外, 还受到外部因素如温度、压力等条件的影响, 在这种情况下, 分子动力学方法应当是更合实际、更符合真实状态的计算方法。
分子动力学模拟已应用于模拟原子的扩散、相变、薄膜生长、表面缺陷等过程, 可得到原子结构因子、状态方程、弹性模量、热膨胀系数、热容和焓等物理量。
晶体的力学性能是各向异性的。
在高分子晶体中这一点更加显著。
一般的正交晶系的晶体有9 个弹性常数, 三斜晶系的有21 个。
这些数据包括拉伸模量、剪切模量与泊松比, 是高分子材料设计的重要基础。
然而, 很久以来, 从实验与理论上一直就没有得到任何高分子的一套完整的各向异性弹性常数。
首先, 高分子的晶体结构的确定是很困难的。
这是因为, 晶体的三维结构信息能够完整的获得, 只有通过该样品的单晶在四圆衍射仪上的实验数据。
众所周知, 高分子材料中能够得到单晶的为数甚少。
因此, 大部分高分子的晶体结构是从记录样品二维信息的“纤维图”中推算出来的。
所以, 仍然存在着一些不确定因素。
其次, 在力学实验上, 用目前常用的纤维方法仍难以测到准确可靠的数据。
其原因在于, 虽然晶格的形变是能够较准确地通过X 光测定的, 但是真正加到晶面上的应力,由于非晶区的存在, 很难确定。
如用单晶来做, 对于给定的一种高分子不一定能得到单晶。
而得到单晶后如何测量所有的各向异性弹性常数仍然很困难。
计算机分子模拟方法的发展打开了得到这些常数的大门。
因此, 用分子模拟方法从高分子材料的化学结构出发, 预报最可几的晶体结构, 最终可以得到该材料的理论模量。
1. 4蒙特卡洛法蒙特卡洛法与一般计算方法的主要区别在于它能比较简单地解决多维或因素复杂的问题, 它利用统计学中的许多方法, 又称统计实验方法。
该方法不像常规数理统计方法那样通过真实的实验来解决问题, 而是抓住问题的某些特征, 利用数学方法建立概率模型, 然后按照这个模型所描述的过程通过计算机进行数值模拟实验以所得的结果作为问题的近似解。
因此, 蒙特卡洛法是数理统计与计算机相结合的产物。
由于高分子链由大量的重复单元构成, 聚合反应存在着随机性。
分子量的大小分布、共聚物中的序列分布、高分子的构象、降解, 都存在着随机性问题, 蒙特卡洛法无疑成为研究的最佳对象, 几乎从其建立之日起, 就在高分子领域得到了应用对于完整和非完整晶体的结构,动力学和热力学的性质可以采用3种主要的方法来进行模拟。
它们是分子动力学(简称MD)、蒙特卡罗方法(简称MC)和分子力学方法(简称MM)。
其中分子动力学方法已经应用于模拟原子的扩散、级联碰撞、离子注入、熔化、薄膜生长、相变、表面和缺陷等过程,可以得到原子的结构因子、状态方程、弹性模量、热膨胀系数、热容和焓等物理量; 蒙特卡罗方法适于研究材料中的随机过程及现象,主要应用于模拟薄膜生长、扩散、缺陷行为、相变、碰撞和渗流等过程;分子力学方法从几个主要的典型结构参数和作用力上讨论分子的结构变形,即用键长、键角和二面角变化以及非键相互作用位能函数来描述分子结构改变所引起的分子内部应力或能量的变化。
3种方法各有优势,且相辅相成。
计算机模拟已经应用在高分子科学的各个方面,包括模拟高分子溶液、非晶态、晶态、液晶态、共混体、嵌段共聚体、界面、表面和薄膜、生物聚合物、高分子中的局部运动、液晶高分子的流变学、力学性质和电活性等。
还可以帮助我们认识分子间的相互作用与催化机理,对晶体结构与力学性能进行了预测研究构象态跃迁与材料的性能,发展高分子弹性理论,模拟高分子液态的构象结构Raman 光谱等。
在上述领域和许多其它领域,高分子科学研究工作者已经做出了许多卓有成效的工作。
2.分子模拟软件目前分子模拟软件的种类较多, 各有各的优点和用途。
以下简单介绍一些主流的分子模拟软件的用途。
2. 1Materials StudioMaterials Studio是Accelrys专为材料科学领域开发的新一代材料计算软件。
它能方便地建立3D分子模型, 深入分析有机晶体、无机晶体、无定形材料以及聚合物, 可以在催化剂、聚合物、固体化学、结晶学、晶粉衍射以及材料特性等材料科学研究领域进行性质预测、聚合物建模和X射线衍射模拟, 操作灵活方便, 并且能够最大限度地运用网络资源。
模拟的方法包括量子力学的密度泛函理论、半经验的量化计算方法、分子力学、分子动力学以及介观模拟方法等。
2. 2 ANSYSANSYS软件是容结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
它能与多数CAD软件接口, 实现数据的共享和交换, 如Pro/Engineer、NASTRAN、Alogor、IDEAS和Auto CAD等, 是现代产品设计中的高级CAD 工具之软件主要包括3个部分: 前处理模块、分析计算模块和后处理模块。
2.3 OriginOrigin 是美国Microcal 公司推出的数据分析和工程绘图软件。
Origin 功能强大，在全世界被广泛使用，被公认为是最快、最灵活、使用最容易的工程绘图软件。
具有外推和内插、微分和积分、快速Fourier变换等多种数学工具，对数据可做线形回归分析、多项式及多重回归分析、最小二乘法非线形拟合等。
刘喜宗等[3]对制备的酚醛树脂中空闭孔微球进行了红外光谱(FTIR)表征，并利用Origin6.0 软件对红外数据进行了处理，FTIR 表明所制备的酚醛树脂微球在实验条件下并未完全固化。
2.4 MATLAB高分子材料学科的教学过程中，涉及很多复杂的数值计算、模型分析等数学知识，而材料工作者往往在这方面比较欠缺，这直接影响了材料学科从实验科学向理论科学的转变，制约了高分子材料学科的研究向深度和广度的发展。
然而运用Basic、Fortran和C 等计算机语言编写程序来解决有关计算势必要花费较多的时间，消耗人力与物力，效率低。
为了解决上述难题，美国Mathwork 公司于1967 年推出了“Matrix Laboratory”（MATLAB）软件包，并不断更新和扩充。
MATLAB 软件是一个功能强大、效率高、便于进行科学和工程计算的交互式软件包。
运用计算软件MATLAB，可以解决化学中的复杂计算、实验数据处理、电子云绘制、微分方程的数值解法、富氏分析等方面的有关问题，为后期学习和毕业课题打下了良好基础。
例如，张文明等以苯酚液化秸秆为原料，与环氧氯丙烷反应，制得一种以秸秆液化物为基材的新型环氧树脂。
通过正交试验确定了合成环氧树脂的最佳工艺。
可以用MATLAB 软件处理正交试验获得的数据，快速推断出最佳配方，对于多水平多因素的正交设计尤其有效。
2.5 ChemOffice8.0ChemOffice8.0 可对聚合物分子结构、聚合反应机理、反应流程和实验仪器装置图进行绘制，并且附带有化工设备图库、玻璃仪器图库及化学物质结构式图库，是化学绘图不可多得的有利工具。
2.6 ChemSketch5.0ChemSketch5.0 分为结构模式和画图模式两种界面，除具备化学绘图功能外，还能对分子结构式进行2D 优化和3D 优化，按系统命名法命名，以及计算分子各种性质等。
3 结束语在高分子科学中广泛应用的计算机模拟技术作为现代科学研究和开发的工具正在不断的发展和完善。
目前,计算机的中央处理器速度的不断加快,计算机内存的不断变大,计算机总线速度的不断提高,这一切导致了计算机总体功能的质的提高,也促进了计算机图形学的发展,从而使计算机分子模拟更加容易观察和容易理解。
而且,计算机已经开创了一个虚拟现实,计算结果不仅可用计算机图形法表达,而且也能用五官来感受。
与此同时,随着所研究的聚合物体系复杂性的增加,也对算法本身提出了更高的要求。
我们深信,随着高分子科学和计算机模拟方法本身的发展,计算机模拟在高分子科学中应用前景将越来越广阔。
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