В работе приводятся результаты квантово-механического и молекулярно-динамического моделирования структуры, энергетических и наномеханических свойств нанокластеров композитной среды «полимерная матрица углеродный наполнитель». Квантово-механическое моделирование проводилось в рамках кластерного подхода с использованием приближения микроскопического трения и деформации (растяжения) в модельном пограничном слое «полимер наполнитель». Молекулярно-динамическое моделирование проводилось в NPTи NVT-ансамблях с периодическими граничными условиями при нормальных условиях. Параметры взаимодействий были определены в соответствии с силовым полем GROMACS, потенциальная энергия вращения вокруг связи определена по результатам квантово-механического моделирования. По результатам моделирования проведена оценка прочностных свойств среды. На основе данных прямого квантово-механического расчета получены аппроксимирующие зависимости для потенциалов, описывающих энергию взаимодействия в системе «органическая полимерная матрица углеродные частицы наполнителя». По данным молекулярно-динамического моделирования проведен расчет коэффициента всестороннего сжатия.

The paper contains results of quantum mechanical and molecular dynamics simulation of the structure, energy characteristics and nanomechanical properties of nanoclusters of a "polymer matrix carbon filler" composite medium. Quantum mechanical simulation is carried out in the framework of the cluster approach with the approximation of microscopic friction and deformation (tension) in a model polymer filler boundary layer. Molecular dynamics simulation is performed in NPTand NVT-ensembles with periodic boundary conditions under normal conditions. Interaction parameters are determined according to the GROMACS force field, the potential energy of rotation about a bond is found from the quantum mechanical simulation results. The simulation findings are used to estimate strength properties of the medium. Based on the data of direct quantum mechanical calculation, we derive approximating dependences for potentials that describe interaction energy in the system "organic polymer matrix carbon filler particles". The molecular dynamics simulation data are used to calculate the compressibility factor.