【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 文運(yùn)用 ReaxFF動(dòng)力學(xué)方法模擬苯并噁嗪樹(shù)脂熱解特性，同時(shí)分析了苯并噁嗪樹(shù)脂的熱解引發(fā)反應(yīng)機(jī)理，考察了溫度對(duì)熱解過(guò)程和反應(yīng)產(chǎn)物的影響。 采用基于 ReaxFF反應(yīng)力場(chǎng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬，可以再現(xiàn)苯并 噁嗪 樹(shù)脂熱裂解過(guò)程中發(fā)生的自由基反應(yīng)。 2 第 一 章 文獻(xiàn)綜述 酚醛 樹(shù)脂 的發(fā)展介紹 酚醛樹(shù)脂的現(xiàn)狀 酚醛樹(shù)脂是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的熱固性合成樹(shù)脂 ， 迄今已有近一百年的歷史。由于其原料易得 ， 價(jià)格低廉 ， 生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單 ， 而且產(chǎn) 品具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐熱性、耐寒性、電絕緣性、尺寸穩(wěn)定性、成型加工性、阻燃性等 ， 因此已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)不可或缺的材料 ， 具有廣泛的用途。但是 ， 酚醛樹(shù)脂結(jié)構(gòu)上的薄弱環(huán)節(jié)是酚羥基和亞甲基容易氧化 ， 耐熱性受到影響。隨著工業(yè)不斷發(fā)展 ， 對(duì)酚醛樹(shù)脂提出了新的要求。為適應(yīng)汽車(chē)、電子、航空、航天及國(guó)防工業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)域的需要 [12]， 人們對(duì)酚醛樹(shù)脂進(jìn)行了大量改性研究 ， 開(kāi)發(fā)出一系列高性能酚醛樹(shù)脂。酚醛樹(shù)脂在樹(shù)脂基復(fù)合材料和 C/C復(fù)合材料領(lǐng)域 [3]占有一席之地，但是其成炭率尚不能令人滿意，影響其應(yīng)用。明確酚醛樹(shù)脂的熱裂解過(guò) 程，尤其是造成碳流失的原因?qū)μ岣叻尤?shù)脂的成炭率和拓展其在更廣范圍的應(yīng)用具有重要價(jià)值。 改性酚醛樹(shù)脂 普通酚醛樹(shù)脂的脆性大，通常由其制備的摩擦材料硬度大、模量高、韌性差、易在界面上產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。提高酚醛樹(shù)脂的韌性的途徑，主要有以下幾種 : （ 1）在酚醛樹(shù)脂中加入外增韌物質(zhì)，如天然橡膠、丁睛橡膠、丁苯橡膠及熱塑性樹(shù)脂等。 （ 2）在酚醛樹(shù)脂中加入內(nèi)增韌物質(zhì)，如使酚羥基醚化、在酚核間引入長(zhǎng)的亞甲基鏈及其他柔性基團(tuán)等。 （ 3）用玻璃纖維。玻璃布及石棉等增強(qiáng)材料來(lái)改善脆性。這些方法雖然提高了韌性，耐熱性等卻 下降了。為了使酚醛樹(shù)脂的耐熱性進(jìn)一步提高， 目前一直探討其改性方法，如增加酚醛中固化劑的添加量，嚴(yán)格成型條件或后固化條件，或者導(dǎo)入亞胺環(huán)或三嗪環(huán)等剛性結(jié)構(gòu)的方法。這些方法雖然提高了耐熱性，但韌性卻又下降了。由此可見(jiàn)，很多情況下酚醛樹(shù)脂的韌性和耐熱性的提高是難以并存的。近年來(lái)，曾進(jìn)行過(guò)在不降低酚醛樹(shù)脂耐熱性的前提下提高其韌性的探討，如通過(guò)添加碳酸鈣和粘土等無(wú)機(jī)填料來(lái)保持其耐熱性；采用熱塑性酚醛樹(shù)脂六次亞甲基四胺固化體系，并對(duì)改性劑及酚醛固化物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提高酚醛樹(shù)脂的韌性和耐熱性。這些研究工作均取得了一定 程度的 進(jìn)展。 3 普通酚醛樹(shù)脂在 200℃以下能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定使用，若超過(guò) 200℃ ， 便明顯的發(fā)生氧化， 從340360℃ 起進(jìn)入熱分解階段，到 600900℃時(shí)釋放出一氧化碳、二氧化碳、水、苯酚等物質(zhì)。改善酚醛樹(shù)脂耐熱性通常采用化學(xué)改性途徑，如將酚醛樹(shù)脂的酚羥基醚化、酯化、重金屬鰲合以及嚴(yán)格后固化條件，加大固化劑的用量等。 （ 4）苯并 噁嗪 化合物改性酚醛樹(shù)脂 [4]。苯并 噁嗪 樹(shù)脂是熱固性酚類(lèi)樹(shù)脂的一種，屬于化學(xué)改性酚醛樹(shù)脂。苯并 噁嗪 化合物是一種新型開(kāi)環(huán)聚合酚醛樹(shù)脂 ，能通過(guò)開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)生成類(lèi)似于酚醛樹(shù)脂結(jié)構(gòu)，固化時(shí)無(wú)低分子揮發(fā) 物放出，制品孔隙率和收縮率低 ，能減少內(nèi)應(yīng)力和微裂紋， 易于制備復(fù)合材料。樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中含有少量的酚羥基，提高了耐熱性，提高反應(yīng)溫度將酚羥基變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)主鏈上的醚鍵，使改性酚醛樹(shù)脂的韌性得到提高 。 苯并 噁嗪 樹(shù)脂簡(jiǎn)介 苯并 噁嗪 的發(fā)現(xiàn) 苯并 噁嗪 化合物是 Holly 和 Cope[5]在 1944 年進(jìn)行 Mannich 反應(yīng)產(chǎn)物中意外發(fā)現(xiàn)的，但它的聚合特性在當(dāng)時(shí)并未被發(fā)現(xiàn)。 隨后， Burke[6]就開(kāi)始對(duì)酚類(lèi)化合物、胺類(lèi)化合物 和甲醛的合成反應(yīng)進(jìn)行了研究，合成了一系列含苯并 噁嗪 結(jié)構(gòu)的化合物。 1973 年，德國(guó)人Schreiber 首次報(bào)道了用 Benzoxazine 合成酚醛類(lèi)聚合物的研究工作。 1988 年到 1991 年Schreiber 又分別公布了兩篇關(guān)于 Benzoxazine 開(kāi)環(huán)聚合制備酚醛塑料的專(zhuān)利。 此外， Hi ginbottom 研究了聚苯并 噁嗪 涂料 [7]。 Grsbarnik[8]將苯并 噁嗪 用作酚醛樹(shù)脂固化劑，還有將其用做摩擦材料的 [9]。 1990 年以來(lái)，美國(guó)的 Ishida[10]對(duì)苯并 噁嗪 也進(jìn)行了大量的研究。國(guó)內(nèi)已經(jīng)將聚苯并 噁嗪 用作真空泵旋片材料和汽車(chē)剎車(chē)片材料 。僅是近二十年才引起重視， 自此引起眾多研究者的關(guān)注，并對(duì)其進(jìn)行了大 量研究。 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái) ， 以 Ishida為代表的科研團(tuán)隊(duì)在苯并 噁嗪 合成機(jī)理、固化動(dòng)力學(xué)、樹(shù)脂性能等方面十分活躍，合成了一系列的苯并 噁嗪 化合物 ， 包括雙酚 A 系列等，開(kāi)發(fā)了溶劑法和非溶劑法 (熔融法 )合成苯并 噁嗪 單體的路線 ， 對(duì)熱聚合固化反應(yīng)過(guò)程中的體積膨脹效應(yīng)、固化產(chǎn)物的氫鍵結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、介電性能等進(jìn)行了廣泛的研究。顧宜 [11]等人在苯并 噁嗪 單體制備及樹(shù)脂性能研究方面也具有較深厚的基礎(chǔ) ， 建立了懸浮法合成，雙 (多 )官能度苯并 噁嗪 預(yù)聚體的方法 ， 并在火車(chē)閘瓦、汽車(chē)制動(dòng)片等領(lǐng)域得到應(yīng)用。北京化工大學(xué)的余鼎聲 [12]領(lǐng) 導(dǎo)的課題組在新型苯并 噁嗪 合成、有機(jī)一無(wú)機(jī)雜化材料性能研究方面亦開(kāi)展了許多研究工作 ，取得較大進(jìn)展。隨著研究的不斷深入，苯并 噁嗪 樹(shù)脂已引起世界各個(gè)國(guó)家的關(guān)注，并且具有廣闊的應(yīng)用前景 。 4 苯并 噁嗪 樹(shù)脂特點(diǎn) 酚醛樹(shù)脂具有機(jī)械強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、耐化學(xué)腐蝕、阻燃等優(yōu)點(diǎn) ， 廣泛用于制造日用品、建筑材料以及航空工業(yè)用高科技制品等諸多產(chǎn)品。酚醛樹(shù)脂是由酚類(lèi)化合物與醛類(lèi)化合物縮聚而得到的一類(lèi)傳統(tǒng)高分子材料，因其原料易得，合成工藝及生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，且具有良好的耐熱，耐摩擦，耐化學(xué)腐蝕等性能。因此自問(wèn)世以來(lái)，在電器鋼鐵、鑄造 、機(jī)械、電子等行業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用 。 同時(shí)在航空、航天、軍事、國(guó)防等高科技領(lǐng)域也有重要應(yīng)用，如 ： 用于制造高性能固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、航天飛機(jī)機(jī)翼前緣、洲際導(dǎo)彈再入系統(tǒng)的熱防護(hù)結(jié)構(gòu)、超音速飛機(jī)剎車(chē)抱塊等?？梢哉f(shuō)，在高技術(shù)領(lǐng)域及其復(fù)合材料正發(fā)揮著其他材料不可替代的作用 [13]。 苯并 噁嗪 樹(shù)脂不僅具有酚醛樹(shù)脂的耐熱性、阻燃性、機(jī)械性能優(yōu)良等特點(diǎn) ， 又克服了傳統(tǒng)酚醛樹(shù)脂的一些缺點(diǎn)，如：生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)小分子放出，合成過(guò)程中不需要強(qiáng)酸或強(qiáng)堿作催化劑，體積收縮率接近零，有良好的尺寸穩(wěn)定性；而且有著和環(huán)氧樹(shù)脂一樣靈活的分子設(shè)計(jì)性。 苯并 噁嗪 樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)性十分靈活 ， 可以根據(jù)使用要求 ， 設(shè)計(jì)不同的分子結(jié)構(gòu) ， 引入功能基團(tuán) ， 制備具有特殊功能的材料 [1415]。 苯并 噁嗪 還在一定程度上改善了酚醛樹(shù)脂的脆性和尺寸不穩(wěn)定性 ， 最顯著的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)自身開(kāi)環(huán)聚合形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ， 固化時(shí)無(wú)小分子釋放 ， 制品孔隙率低 [16]， 其體積近似零收縮 ， 有高的幾和熱穩(wěn)定性 ， 以及良好的機(jī)械性能、電氣性能、阻燃性能和高的殘?zhí)柯?， 因而在先進(jìn)復(fù)合材料基體樹(shù)脂、耐腐蝕樹(shù)脂、電子產(chǎn)品密封材料等方面應(yīng)用較廣。苯并 噁嗪 分子的設(shè)計(jì)性很強(qiáng) ， 通過(guò)使用各種結(jié)構(gòu)的酚類(lèi)與胺類(lèi)化合物組合 ， 以及在酚類(lèi)或胺類(lèi)分子中引入烯基、炔基、腈 基、馬來(lái)酞亞胺基、環(huán)氧基等功能性基團(tuán) ， 或與環(huán)氧、聚酞亞胺、聚氨酯等樹(shù)脂進(jìn)行共混改性 ， 可得到性能各異的功能性高分子材料。 苯并 噁嗪 自身具有交聯(lián)密度低、脆性大、聚合溫度高等缺點(diǎn) ， 為了進(jìn)一步提高苯并噁嗪 樹(shù)脂的實(shí)際應(yīng)用性能 ， 科研人員一直在尋求苯并 噁嗪 樹(shù)脂的改性方法。利用聚苯并噁嗪 結(jié)構(gòu)中酚羥基的反應(yīng)活性和 噁嗪 環(huán)的陽(yáng)離子催化開(kāi)環(huán)特性 ， 通過(guò)與環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚氨酯、馬來(lái)酰 亞胺、無(wú)機(jī)納米材料等進(jìn)行共混或共聚 ， 以改善苯并 噁嗪 樹(shù)脂的性能 [17]。 苯并樹(shù)脂的研究意義 苯并 噁嗪 樹(shù) 脂是以醛類(lèi)、酚類(lèi)和胺類(lèi)化合物經(jīng)縮合反應(yīng)得到的含有 O、 N 六元雜環(huán)的化合物，它在熱的作用下可開(kāi)環(huán)聚合得 到交聯(lián)聚合物，其交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與酚醛樹(shù)脂類(lèi)似，故又被稱為開(kāi)環(huán)聚合酚醛 樹(shù)脂。 它 是在傳統(tǒng)的酚醛樹(shù)脂基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型熱固性樹(shù)脂， 不僅保留了傳統(tǒng)酚醛樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn) ， 例如： 優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能 ， 以 5 及良好的電性能等 ， 同時(shí)還克服了酚醛樹(shù)脂在成型固化過(guò)程中的缺點(diǎn) ， 如 ： 聚合過(guò)程中無(wú)小分子放出 ， 不用腐蝕性的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿做固化劑 ， 具有在開(kāi)環(huán)聚合過(guò)程中不需要強(qiáng)催化劑、不釋放低分子物質(zhì)、固化收縮 率幾乎為零、制品孔 隙率低、耐燒蝕性好及 靈活的分子設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn) [18]， 而且以現(xiàn)有的技術(shù)便可以合成并進(jìn)行加工 ， 無(wú)須開(kāi)發(fā)新工藝 ， 大幅度降低了其開(kāi)發(fā)成本 ， 因此在建筑、電子、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景 [19]。 苯并 噁嗪 分子的設(shè)計(jì)性很強(qiáng) ， 通過(guò)使用各種結(jié)構(gòu)的酚類(lèi)與胺類(lèi)化合物組合 ， 以及在酚類(lèi)或胺類(lèi)分子中引入烯基、炔基、腈基、馬來(lái)酰亞胺基、環(huán)氧基等功能性基團(tuán) ， 或與環(huán)氧、聚酰亞胺、聚氨酯等樹(shù)脂進(jìn)行共混改性 ， 可得到性能各異的功能性高分子材料。隨著高技術(shù)發(fā)展的需要 ， 對(duì)耐熱性高分子及復(fù)合材料的要求越來(lái)越苛刻 ， 希望開(kāi)發(fā)出易于加工的高強(qiáng)度、高模量、更高耐熱溫度的高 分子合成樹(shù)脂及復(fù)合材料 [20]?；诖?， 以苯并 噁嗪 樹(shù)脂為基礎(chǔ) ， 開(kāi)展不同取代基新型苯并 噁嗪 單體合成以及苯并 噁嗪 復(fù)合材料的研究將具有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)意義。 苯并 噁嗪 樹(shù)脂的應(yīng)用 (1). 覆銅板 [21]、層壓板：苯并 噁嗪 與含磷環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合使用，能實(shí)現(xiàn) NP 復(fù)合阻燃，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)鹵阻燃，所以被廣泛應(yīng)用在無(wú)鹵覆銅板上；由于其優(yōu)良的耐熱性，也被使用在高耐熱覆銅板上；同時(shí)也用于 F 級(jí)、 H 級(jí)環(huán)氧層壓板上，以提高層壓板的耐熱性和阻燃性。 (2). 耐火材料：由于苯并 噁嗪 樹(shù)脂固化無(wú)小分子放 出，固化過(guò)程不釋放水分，其耐熱性好，特殊耐火材 料上也得到了應(yīng)用。 (3). RTM 是 樹(shù)脂傳遞模塑 成型的簡(jiǎn)稱，是航空航天 先進(jìn)復(fù)合材料 低成本制造技術(shù) 的主要發(fā)展方向之 一 。 (4). 醫(yī)藥化工：苯并 噁嗪 種類(lèi)眾多，部分苯并 噁嗪 中間體具有醫(yī)藥價(jià)值，受到國(guó)內(nèi)外眾多醫(yī)藥企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的重視，近幾年，不斷有苯并 噁嗪 醫(yī)藥中間體問(wèn)世。 (5). 復(fù)合材料：苯并 噁嗪 樹(shù)脂能與環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂良好復(fù)合，從而得到性能更優(yōu)異的復(fù)合材料，在航空航天，汽車(chē)火車(chē)等諸多領(lǐng)域得到大力應(yīng)用。 苯并 噁嗪 樹(shù)脂的固化 苯并 噁嗪 是一種新型的熱固性樹(shù)脂， 與傳統(tǒng)的酚醛樹(shù)脂不同 ， 固化反應(yīng)屬于熱開(kāi)環(huán)固化反應(yīng) ， 無(wú)需固化劑 ， 對(duì)環(huán)境 無(wú)污染。苯并 噁嗪 在固化時(shí)無(wú)小分子釋放 ， 因此實(shí)現(xiàn)體積“ 0”收縮， 其固化產(chǎn)品具有優(yōu)異的性能 ， 因而有著廣闊的應(yīng)用前景。 一般認(rèn)為苯并 噁嗪 的固化過(guò)程為 ： 噁嗪 環(huán)在一定的溫度下開(kāi)環(huán) ， 開(kāi)環(huán)后的亞甲基在 6 另一個(gè)苯并 噁嗪 的 噁嗪 環(huán)的鄰位取代 ， 環(huán)上的氧獲得鄰位被取代的氫 ， 生成酚羥基，酚羥 基的存在 ， 將進(jìn)一步自催化苯并 噁嗪 開(kāi)環(huán) ， 進(jìn)而交聯(lián)成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 苯并 噁嗪 樹(shù)脂熱解方法研究 苯并樹(shù)脂熱裂解過(guò)程的特點(diǎn)，如裂解溫度高，裂解反應(yīng)速度快，決定了僅通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法很難獲得詳盡地?zé)崃呀夥磻?yīng)過(guò)程?，F(xiàn)有的研究中人們更多的關(guān)注熱裂解過(guò)程中， 小分子的生成機(jī)理和特定官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)演變，忽略了樹(shù)脂基體的演變過(guò)程，尚未對(duì)苯并 噁嗪 樹(shù)脂的熱裂解過(guò)程給出一個(gè)完整的描述。 ReaxFF 反應(yīng)力場(chǎng) [2223]是描述化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中鍵的斷裂、生成和反應(yīng)過(guò)程的分子模擬方法， ReaxFF 利用鍵長(zhǎng)與鍵級(jí)以及鍵級(jí)與能量的關(guān)系，并在計(jì)算中跟蹤這些關(guān)系的變化，從而描述化學(xué)鍵的斷裂與形成，其計(jì)算成本低，同時(shí)能夠得到與量子力學(xué)方法計(jì)算結(jié)果相同的精度，廣泛地用于復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和其他極端條件下的計(jì)算。采用基于 ReaxFF 反應(yīng)力場(chǎng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬 [2425]，可以再現(xiàn)苯并 噁嗪 樹(shù)脂熱裂解 過(guò)程中發(fā)生的自由基反應(yīng)。 雙酚 A 型苯并 噁嗪 樹(shù)脂的研究 雙酚 A 型苯并 噁嗪 是 苯并 噁嗪 樹(shù)脂的一類(lèi)單體。聚苯并 噁嗪 樹(shù)脂是一類(lèi)新型熱固性樹(shù)脂 ， 它在保持了傳統(tǒng)酚醛樹(shù)脂優(yōu)點(diǎn)的同時(shí) ， 還改善了酚醛樹(shù)脂的脆性 ， 固化過(guò)程中沒(méi)有小分子放出 ， 成型收縮率小 ， 尤其適用于制造低孔隙率、高性能、低成本的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料。 對(duì)雙酚 A 芳胺型苯并 噁嗪 的熱分解過(guò)程的研究表明，結(jié)構(gòu)對(duì)于初始分解產(chǎn)物、二次分解產(chǎn)物組成有重要影響，只有稠環(huán)化合物易于形成的結(jié)構(gòu)才有利于成炭。稠環(huán)化合物生成的必要條件是形成具有一定熱穩(wěn)定性和相對(duì)分子質(zhì)量的中間體 。 ReaxFF 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及反 應(yīng)場(chǎng) 研究 ReaxFF 反應(yīng)力場(chǎng)沒(méi)有原子類(lèi)型的定義，這是與傳統(tǒng)分子力場(chǎng)不同，而是基于元素的分子力場(chǎng)，因此在準(zhǔn)備輸入文件時(shí)不需要首先確定各原子間的連接性，其使用也就相對(duì)容易些。但是從上述 ReaxFF 函數(shù)形式可以看出， ReaxFF 函數(shù)是比較復(fù)雜的，參數(shù)也相對(duì)較多，因此其開(kāi)發(fā)的難度也較傳統(tǒng)分子力場(chǎng)的開(kāi)發(fā)要復(fù)雜許多。其開(kāi)發(fā)流程與基于第一性原理的傳統(tǒng)分子力場(chǎng)相近，首先進(jìn)行第一性原理計(jì)算，確定所研究體系的基本化學(xué)信息，準(zhǔn)備分子力場(chǎng)擬合所需訓(xùn)練集；然后運(yùn)用所得訓(xùn)練集基于力場(chǎng)函數(shù)形式進(jìn)行參數(shù)擬合。 在反應(yīng)力場(chǎng)發(fā)展初期，反應(yīng)力場(chǎng)通常是研究者為研究特定體系的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程而建立的，這些力場(chǎng)僅僅適用于研究者所研究的體系，難以擴(kuò)展。這些反應(yīng)力場(chǎng)均以鍵級(jí)為 7 基礎(chǔ)，通過(guò)建立體系能量與鍵級(jí)的關(guān)系而確立，如 Johnston 于 20 世紀(jì) 60 年代初建立的BEBO 力場(chǎng) ， 即是根據(jù) Pauling 鍵長(zhǎng)和鍵級(jí)之間的關(guān)系而建立的，用以研究 H+H2反應(yīng)勢(shì)能面的反應(yīng)力場(chǎng)； Brenner 在 1990 年為研究金剛石性質(zhì)而設(shè)計(jì)的 AbellTerso 類(lèi)型函數(shù)等。在這些初期反應(yīng)力場(chǎng)的設(shè)計(jì)中，并未過(guò)多的考慮如非鍵相互作用等的作用方式，而僅僅考慮反 映化學(xué)反應(yīng)中原子間有可能發(fā)生的各種成鍵情況，設(shè)計(jì)特定的函數(shù)形式，用以描述各種原子之間成鍵的勢(shì)能面。在當(dāng)前存在的反應(yīng)力場(chǎng)中，應(yīng)用最為廣泛的為AdrivanDuin 和 William A. Goddard III 設(shè)計(jì)的 ReaxFF 反應(yīng)力場(chǎng)形式。 ReaxFF 反應(yīng)力場(chǎng)的方法已經(jīng)成功的應(yīng)用于一些的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬的研究中，應(yīng)用體系包括碳?xì)溆袡C(jī)小分子體系，高分子體系，高能材料體系，金屬氧化物體系以及過(guò)渡金屬催化劑體系。運(yùn)用這些 ReaxFF 反應(yīng)力場(chǎng)主要研究的內(nèi)容包括運(yùn)用 ReaxFF 反應(yīng)動(dòng)力