Page 20 - 精细化工2019年第9期

第 36 卷第 9 期 精 细 化 工 Vol.36, No.9
201 9 年 9 月 FINE CHEMICALS Sept. 2019

综论
表面活性剂自组装的分子动力学模拟进展

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张记刚 ，刘 刚 ，程宏杰 ，尹志鹏 ，丁 彬 ，燕友果
〔1. 中国新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000；2. 中国石油大学（华东）材料科学与工程学院，山
东青岛 266580；3. 中国石油天然气股份有限公司 勘探开发研究院，北京 100083〕
摘要：该文关注于分子动力学模拟技术在表面活性剂自组装方面的研究进展，通过对近年来的文献归纳总结，
揭示了表面活性剂聚集体常见结构的自组装过程，总结了宏观形貌预测、微观结构刻画、胶束结构转变研究进
展，描述了胶束力学和流变等性能；在此基础上明确了分子动力学模拟技术在研究表面活性剂聚集体中存在的
问题，如特殊形貌聚集体的形成和转变机理有待深入研究、聚集体形貌转变中弱相互作用的阐释不足、胶体性
能研究有待进一步发展；指出了今后发展的方向，包括发展精准分子力场、组装体形貌转变机理、多尺度模拟
技术、模拟和实验结合等。
关键词：表面活性剂；自组装；分子动力学模拟；分子有序聚集体
中图分类号：O647.11 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 09-1748-10

Recent Progress on Molecular Dynamics Simulation of

Surfactant Self-assemblies

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ZHANG Ji-gang , LIU Gang , CHENG Hong-jie , YIN Zhi-peng , DING Bin , YAN You-guo
〔1. Xinjiang Oilfield Company, PetroChina, Karamay 834000, Xinjiang, China; 2. China University of Petroleum,
Qingdao 266580, Shandong, China; 3. Research Institute of Petroleum Exploration & Development of PetroChina,
Beijing 100083, China〕
Abstract: In this paper, we focus on the research progress on molecular dynamics simulation technology in
surfactant self-assemblies. By summarizing the recent literatures, the self-assembly process of the common
structure of surfactant aggregates is revealed. The macroscopic morphology prediction, microstructural
characterization and micelle structure transformation are summarized. The properties of micellar mechanics
and rheology are described. Moreover, the existed problems are clarified, for example, the formation and
transformation mechanism of special morphological aggregates need to be further studied, the explanation
of weak interaction in the morphological transformation of aggregates is insufficient, and the study of
colloidal properties needs to be further developed. The future development direction is pointed out,
including the development of precise molecular force field, assembly morphological transformation
mechanism, multi-scale simulation technology, simulation and experimental combination.
Key words: surfactant; self-assembly; molecular dynamics simulation; order structural aggregates

1 引言 等，在这些弱相互作用的驱动下，基元组装形成了
丰富多彩、千奇百变的宇宙万物。可以说分子及分
自组装是组装基元在非共价键的弱相互作用下 子层次上的所有物质都与自组装密切相关，例如，
自发形成有序结构的过程，是创造新物质和产生新 细胞、组织、器官等。通过揭示组装基元间弱相互
功能的重要手段。分子间的弱相互作用包含静电相 作用的组装机制及规律，对基元的自组装行为进行
互作用、范德瓦尔斯（VDW）相互作用和氢键 [1-2] 定向调控，实现功能化聚集体的合成，可以服务于

收稿日期：2019-01-02; 定用日期：2019-03-11; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190004
基金项目：国家自然科学基金（51874332, U1762212）
作者简介：张记刚（1982—），男，工程师，E-mail：sxytzhjg@petrochina.com.cn。联系人：燕友果（1980—），男，教授，E-mail：
yyg@upc.edu.cn。