密封圈在工业化生产和使用过程中由于受到外界环境的影响使内部结构发生变化，导致其性能逐渐下降。开展各种环境条件下橡胶密封材料的老化研究，探究其老化失效机制，以期望开发出更优的密封材料。当前已知的影响老化的因素包含以下几个因素：温度、湿度、氧气、氢气、机械应力、光照等。

橡胶老化的研究方法

当前，用于研究橡胶老化的方法包含实验和计算模拟。实验上通过拉伸试验机、老化试验机、示差扫描量热仪等设备对材料老化前后的性能进行检测。然而老化是个缓慢的过程，即使有老化试验机的加持仍不能得到“完美的”模拟结果，并且实验需要消耗更多的时间、人力物力。并且实验方法难以从原子分子等微观角度清晰完全地给出问题的理解和解决，理论模拟方法与实验方法的结合是研究密封圈老化问题的有力工具。

从微观结构出发，自下而上地进行设计，在多尺度的范畴上深入探讨分子结构与宏观材料和产品性质之间的关系，才可能自如地开发、制备和改进材料、设备和流程。计算模拟有如下优势：

1.设计并快速锁定候选物质

设计候选物质(如各种材料和药物), 先于实验预测候选物质性能

更快的锁定候选物质或者确切的物质

2.降低实验量 研发成本

部分代替实验合成、结构分析、物性检测降低实验成本

3.发展新的理论 更好地指导实验合成

更深层次理解物质的结构，解释实验现象、探讨过程机理

建立理论模型、发展新的理论

计算模拟用于老化研究的现状

在许多物理学和工程领域，取得科学和技术进步的关键在于能够从原子或分子尺度理解并调控物质的性质。常用的计算方法包括：第一性原理、蒙特卡洛、分子动力学等。分子力学方法，主要用于研究结构化学，它在有机以及生物化学，药物高分子等方面也被频繁应用。分子力学方法的核心是力场函数，通过函数的计算可以准确 得出键长和键角。近年来，结合核磁共振分析技术(1H-NMR)的发展与生物大分子技术的进步，分子力学方法在高分子材料研究的领域逐渐受到青睐。在橡胶老化研究中应用最多的方法是分子动力学。

(1)玻璃化转变温度

密封橡胶要在高温、常温、低温范围内使用，使用时必须处于高弹态。玻璃化转变温度(Tg)是指由玻璃态转变为高弹态所对应的温度。因此玻璃化转变温度越低，材料耐低温性能越好。否则在室温下材料就处于塑料状态了。

利用MatCloud+工作流计算玻璃化转变温度

(2)热解温度

通过计算热解温度可以判断材料的耐高温性能。通过反应力场可以得到结构在特定环境中分子键及产物的变化。

利用MatCloud+工作流计算热解温度

(3)均方回转半径

均方回转半径用于描述体系随温度或压力变化之后应力松弛的变化。受温度压力影响越小，抗老性能越好。

MatCloud+估计分析功能帮助您快速的带MSD、RDF、Rg等信息

(4)气体分子迁移率

介质通过密封材料内部组织渗透扩散，造成密封橡胶的损伤与密封件的失效。因此扩散系数是表征密封介质与密封材料间相互作用特征的重要物性参数。但确定扩散系数的实验对设备及测定技术要求高，因此可以利用MD的方法通过计算MSD计算出介质在材料中的迁移率。

利用MatCloud+估计分析功能得到MSD

总结

近年来，计算模拟在材料研发中起到了非常大的作用。利用计算模拟从微观结构出发，自下而上地进行设计，在多尺度的范畴上深入探讨分子结构与宏观材料和产品性质之间的关系，才可能自如地开发、制备和改进材料、设备和流程。（来自天然橡胶网）