第二章 文獻回顧
2.3 分子動力學模擬文獻回顧
1995 年的 Fan[31]等人，結合了分子動力學和有限元素法來研 究複雜的奈米孔道流動情形，分析比較兩種方法的差異，發現其 中最大的不同是在於，分子動力學的結果中有渦旋的情形出現，
而用 FEM 計算的連續流體則沒有，圖 2-11[31]為利用分子動力學 模擬之奈米孔道中流線分佈情形，其中可以觀察到在出收縮流道 後，兩側有渦旋的產生。
圖 2-11 利用 MD 模擬奈米孔道(趨動力 g=0.10) [31]
1997年的Susumu Fujiwara and Tetsuya Sato[32]，成功的以分子動 子學理論，模擬出單條長500個CH2的PE鏈，由圖2-12[32]顯示，在真 空高溫(800K)中的分子鏈是呈現紊亂的不規則情形，而在溫度逐漸降 低時，其分子順向性就慢慢出現，並且形成有規則的結晶現象。
圖2-12 單鏈 PE 於不同溫度下情形[32]
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2000 年知名期刊 Science 上 Moseler 和 Landman[33]發表了利用 分子動力學模擬配合原子分散平行化方法進行的噴流模擬研究，以丙 烷為流體、金為噴嘴材料，模擬直徑為6nm 的奈米噴嘴連續噴流現 象，由壓力作為驅動力的連續式噴流行為如圖2-13[33]，並進而討論整 個液滴的形成、穩定性及液滴分離的情況，同時，提出連續力學修正 方程式來使模擬結果和分子模擬結果相符。
圖 2-13 分子動力學模擬奈米噴嘴連續噴流[33]
此外2003 年實驗室學長卓志哲[34]，模擬在奈米尺度下分子噴流 行為如圖2-14[34]，利用不同的推擠壓力去探討不同噴流的穩定性，並 發現在噴流過程中會有分子蒸發的情形。
圖2-14 模擬奈米噴流[34]
第二章 文獻回顧
在同年的王鎮杰[35,47]，利用分子動力學模擬 PE 高分子在收縮擴
張流場中的情形，在研究中發現收縮管中的分子鏈因拉伸而使 x 方向 的末端末端距離增長，在擴張管前端中兩側有氣泡產生，流動速度呈 現拋物曲線，在接近管壁時有明顯的滑動現象，如圖2-15[35]可以觀察 到在擴張管前端中兩側有氣泡產生，及密度、流線分佈的情形。
圖2-15 模擬收縮擴張流埸[35]
圖2-16[36]為以分子動力學模擬高分子在剪切流場中的行為，在得
出分子鏈的基本相關數據後，代入性質方程式後得到相關連續力學性 質，例如：黏度、彈性係數、彈性模組等，並探討在剪切流道中的現 象。
圖2-16 模擬收縮擴張流埸[36]
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第二章 文獻回顧
第二章 文獻回顧 圖2-20[45]為利用分子動力學模擬高分子薄膜在固態下的剪切流 道中，受到上下兩側壁面的剪切效應，產生碎裂的情形，並加以討論 流速、溫度與薄膜碎裂現象的關係。
圖2-20 模擬固態薄膜受剪切應力破碎與剪切流速分佈圖[45]
在上述的許多文獻中皆有提到平行計算[40]方式來節省電腦運算 的時間，而在分子動力學模擬加入平行化也是很常見的，常用的方法 有原子分散法(Atom Decomposition Method)、力分散法(Force Decomposition method)及空間分散法(Spatial Decomposition Method)，然而各個方法各有優缺點，所以要因應不同的系統及電腦狀 況而搭配適合的方式才可以達到最佳的效果，表 2-2[40]為平行分子動 力學方法優缺點比較表：
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