MS Tutorial

Chapter 1 Introduction && Castep Module

ref: MS_tutorial_1.pdf

Chapter 2 Molecule Dynamics Module

1. Castep

2. Forcite

   • 外部资料：Materials studio-Forciteplus培训资料

3.  

Chapter 3 Polymer research

Amorphous Cell + Forcite

Forcite介绍见Chapter 2

Amorphous Cell 见 Amorphous Cell 1、Amorphous Cell 2

ref: 【计算教程013期】计算两种聚合物的混溶性(视频)

1. 新建一个名为miscibility的project

2. 将MS里面的相关设置进行reset

   如果你之前的电脑做过Amorphous Cell和Forcite计算，你应该和我一样做这步操作。

   Tools | Settings Organizer

3. 使用Build | Build Polymers | Homopolymer建立polystyrene 和 polypropylene

   xxxxxxxxxx
   Library: olefins
   Repeat unit: propylene
   Chain length: 18
   Tacticity: Syndiotactic
   ​
   Library: vinyls
   Repeat unit: styrene
   Chain length: 18
   Tacticity: Syndiotactic
   

4. 优化这两个聚合物短链

   xxxxxxxxxx
   Modules | Forcite | Calculation
   Task: Geometry Optimization
   More... Max. iterations: 200
   

5. 使用Amorphous Cell构建非晶混合物

   x
   Modules | Amorphous Cell | Calculation
   Composition：Polystyrene.xsd Polypropylene.xsd
   Density to 0.9 g/cm3
   点一下Project Explorer中的root
   

6. 优化生成的cell

   如果构建的单元已经被较好地平衡了，也就是说，已经进行了适当地调整，那现在就可以执行production run来生成结构了，该结构将被用于内聚能密度的计算。然而刚建好的cell是不合理的，有真空区，需要执行进一步的short equilibration run和short production run。教程中平衡和实跑动力学都是很短时间作为演示的，各位发文章都要按需文献多跑啊。longer production run将会给出更准确的结果。

   xxxxxxxxxx
   Modules | Forcite | Calculation
   Task: Dynamics
   More...
   Dynamics tab- Ensemble: NVT
   Thermostat tab-Thermostat: Velocity Scale.
   

7. NVE再跑一次

   xxxxxxxxxx
   Dynamics tab- Ensemble: NVE
   Frame output every：500 跑完有11帧
   点个File | Save Project防猝死
   

8. 计算内聚能密度cohesive energy density

   xxxxxxxxxx
   Modules | Forcite | Calculation
   Task：Cohesive Energy Density
   双击Polystyrene.xtd
   Frame filter：ALL
   More... Include structure in study table checkbox
   Polystyrene.txt  Cohesive energy density & solubility parameters
   

9. 分析

   • 内聚能密度用于确定聚合物的混溶性。每单位体积的混合能量与共混物和纯组分的内聚能密度有关，如下所示：

     $$\frac{\Delta E_{mix}}{V}=\phi_A(\frac{E_{coh}}{V})_A+\phi_B(\frac{E_{coh}}{V})_B-(\frac{E_{coh}}{V})_{AB}$$

     其中$\phi_A$和$\phi_B$是混合系统中A和B的体积分数。可以仅使用一种聚合物组分，以与上述相同的方式计算前两项。

   • 通常，聚合物共混物的混合能量为正，表明混合需要能量。通常用无量纲的Flory-Huggins参数χ表示：

     $$X=\frac{1}{\phi_A\phi_B}(\frac{\Delta E_{min}}{k_B T})$$

     相对于Flory-Huggins理论中使用的体积单位来表示混合能量。Flory-Huggins参数的常见近似值是：

     $$X=\frac{v}{k_B T}(\delta_A-\delta_B)^2$$

     其中v是用于X的参考体积，而δ是溶解度参数：

     $$\delta=\sqrt{\frac{E_{coh}}{V}}$$

     本部分生成的结果使您可以评估所有这些属性。