通過分子尺度建模，揭示溫度交變導(dǎo)致PTFE密封界面微裂紋萌生的化學(xué)鍵重組規(guī)律。

仿真方法

1. 模型構(gòu)建：采用LAMMPS軟件建立PTFE分子鏈（-CF?-CF?-重復(fù)單元）與金屬法蘭面的接觸模型（COMPASS力場）。

2. 工況模擬：施加溫度循環(huán)載荷（25℃→300℃→-50℃→25℃，共10個周期），記錄主鏈鍵角分布、范德華力變化。

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)

· 鍵能退化：高溫段（300℃）下C-F鍵拉伸振動加劇，鍵能下降12%，導(dǎo)致分子鏈剛性降低；

· 低溫脆化：-50℃時PTFE自由體積減少35%，界面應(yīng)力集中系數(shù)達3.8，誘發(fā)微裂紋；

· 自修復(fù)現(xiàn)象：摻雜納米二氧化硅的PTFE在溫度恢復(fù)時，Si-O鍵優(yōu)先重組，裂紋擴展速率降低62%。

優(yōu)化建議

· 梯度摻雜：在密封界面?zhèn)仍O(shè)計5μm厚度的SiO?納米粒子梯度層（0→15wt%）；

· 拓撲結(jié)構(gòu)：引入交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（電子束輻射處理），提升200℃以上抗蠕變能力。