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摘要
采用基于反应力场(ReaxFF)的分子动力学模拟方法，研究了摩擦界面水分子向超高分子量聚乙烯(UHMWPE)基体扩散和渗透的基本过程.分子模拟结果表明：摩擦过程中，水分子稳定吸附在Fe板表面，并与聚乙烯链形成分子内摩擦，使聚乙烯分子产生剪切变形.当Fe板表面存在纳尺度外凸结构时，其在UHMWPE表面的耕犁作用更为显著，使摩擦界面的内摩擦力显著增加.当摩擦速度增加时，摩擦界面原子温度显著升高.在水润滑条件下，界面水分子逐渐扩散到UHMWPE基体中，引起相邻聚乙烯链之间的原子距离增加，这导致聚乙烯链之间的相互作用强度降低.此外，摩擦界面处还伴随着水分子中氢氧键断裂，并引起相应原子的电荷跃变.此时，水氧原子与Fe原子形成Fe―O化合物，且具有与Fe2O3相似的晶体结构.水分子扩散进入UHMWPE内时，还引起其周围聚乙烯分子的电荷发生改变，造成UHMWPE表层原子电荷分布不均匀.
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