氧化石墨烯(GO),作为石墨烯的衍生物,含有大量的功能基团,如羧基,羟基,羰基等。由于含氧功能基团的存在,使得它能在水和几种类型的聚合物基体中得到很好的分散和保持纯石墨烯的机械性质。而且,比起石墨烯,处理和生产更容易、更便宜。这些特性使氧化石墨烯成为一种很有前景的纳米填充材料。本文利用分子动力学模拟和ReaxFF反应力场,研究了氧化石墨烯和两种聚合物材料(尼龙66和丁苯橡胶)复合后的力学性能。在氧化石墨烯/尼龙66复合材料研究中,首先利用Materials Studio软件构建了含有5片(质量分数为3%)氧化石墨烯的尼龙66复合材料模型和纯尼龙66模型,然后利用单轴拉伸模拟考察了纯尼龙66和复合材料的力学性能,包括杨氏模量和屈服强度。结果发现,复合材料的杨氏模量相比于纯尼龙66提高49%,屈服强度提高了27%。研究还表明,氧化石墨烯可以均匀而稳定地分散在尼龙66中。此外,对两种材料的玻璃化转变温度进行了测试,复合材料的玻璃化转变温度比纯尼龙也有所提高。最后对复合材料中氧化石墨烯和尼龙66之间形成的氢键进行了分析,发现每个氧化石墨烯纳米片可以和尼龙66之间形成5-6个分子间氢键,这些氢键使得氧化石墨烯和尼龙66之间保持较强的结合力,由此提出了氧化石墨烯对尼龙66力学性能增强的机理。在氧化石墨烯/丁苯橡胶复合材料研究中,首先利用单轴拉伸测试了纯丁苯橡胶和氧化石墨烯/丁苯橡胶复合材料的力学性能,并通过建立铁针-被试材料-铁块三层模型模拟计算了两种材料的硬度和摩擦性能。并计算了在摩擦过程中丁苯橡胶和氧化石墨烯之间结合能及氢键能的变化。结果发现,复合材料的杨氏模量相比于纯丁苯橡胶提高77%,硬度提高20.3%,摩擦系数和磨损率分别降低18%和38%。在摩擦过程中氧化石墨烯和丁苯橡胶之间的氢键能和结合能分别从28.7 kJ/mol增大到89.3 kJ/mol、463.45 kJ/mol增加到867.18 kJ/mol,说明了氧化石墨烯和丁苯橡胶之间强烈的相互作用,进而提高了丁苯橡胶的力学性能。