课程瞄准重庆市未来五年全面推动“33618”现代制造业集群体系发展的关键之一:新能源汽车中电池包封装和电气保护高分子材料的环境友好性需求,在新工科背景下,结合《计算化学》、《材料化学》与《化学工程》三大核心课程的交汇点,实验秉承“德才兼备”的教育宗旨,致力于教学创新及加强科学伦理和社会责任教育。
实验采用反应力场(ReaxFF)模拟计算新能源汽车中高聚物的裂解动力学过程,并借助人工智能技术scikit-learn进行主成分分析以深入探究其降解的关键机制。这一方法不仅帮助学生理解高分子材料在不同环境下的裂解行为,还通过确保计算模拟数据的真实性和透明度来保障科学研究的可靠性和诚信性。同时,课程注重培养学生的环保意识,并突出高聚物裂解在减少废弃物和促进资源回收中的重要作用。
实验操作通过图形用户界面(GUI)完成,分为初级(理论学习)、中级(计算模仿)和高级(计算探索)三个阶段。学生将学习模拟计算聚乙烯(PE)、聚乙烯醇(PVA)、聚丁二烯(PB)的裂解行为,并在高级阶段探索聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)和热塑性聚氨酯(TPU)等高聚物的裂解机制。实验数据的处理和分析将通过学生自编的Python代码完成,旨在增强计算、编程和数据分析能力。 本实验致力于培养具有深厚科学知识和社会责任感的新一代科技人才,为其未来在科研和社会责任领域的贡献打下坚实的基础。
ReaxFF(反应力场)是一种常用于分子动力学模拟的计算方法,特别适用于描述化学反应过程。 它可以模拟大规模分子体系中的原子间相互作用和化学反应,并预测反应动力学行为。