1. 研究目的与意义（文献综述）

牙齿充填材料经历了中草药填塞牙洞、银膏补牙、金箔充填牙齿、银汞合金充填材料的标准化、新型高分子复合树脂体系的发展过程^[1]。

2. 研究的基本内容与方案

本课题将运用Materials Studio软件构建基于MD模拟的牙科修复树脂复合材料的模型。建立含有不同含量的纳米二氧化硅填料的牙科修复复合树脂模型，通过分子动力学运算，得到合理的模型。然后，对其力学性能进行计算，得到材料的杨氏模量、体模量、泊松比和剪切模量等。通过对比模拟所得的数据，研究牙科修复复合树脂的结构和力学性能，分析纳米填料增强作用。

2.2研究目标

(1) 熟悉掌握分子动力学模拟方法，构建牙科修复复合树脂材料的全原子模型，并运用Materials Studio执行分子动力学模拟计算。

(2) 探究纳米填料含量对牙科修复复合树脂材料力学性能的影响。

2.3技术方案

本次模拟体系为Bis-GMA/TEGDMA复合树脂材料，其中，Bis-GMA分子结构式如图1所示：

图1 Bis-GMA分子结构式

利用模拟软件建立Bis-GMA的全原子模型，几何优化（Geometry Optimization）后可得如图2结构：

图2 Bis-GMA的全原子模型^[18]

同理建立纳米二氧化硅填料等其他组分的模型，建立一个三边均为10 nm 的立方盒子，将这些模型放入其中，建立一定密度的复合树脂初始模型。避免模型中分子链因为太过拥挤而互相缠结并且导致体系能量过高，一般设定一个较小的密度值。再对初始低密度模型进行压缩，逐渐得到密度与复合树脂实际密度相近的模型。接下来的性质计算便是以这个状态下的模型为基础进行的。

要求平衡后的体系的力学性质，需在Forcite 中将Task 设置为Mechanical Properties，默认最大应变为0.003，随后就可以开始对所建立的单胞模型进行求力学性质的模拟运算^[7]。在计算过程开始后，程序会将应变作用以六种模式依次施加在模型上，计算完第六种应变模式之后，就可以得到所有的刚度系数C_ij的值，也就得到了模型的弹性刚度矩阵。若将材料假设为各向同性，则根据式子(1)和(2)

λ=(C₁₁ C₂₂ C₃₃)/3-2(C₄₄ C₅₅ C₆₆)/3 (1)

μ=(C₄₄ C₅₅ C₆₆)/3 (2)

可得此单胞模型的拉梅常数λ和μ。代入式(3)-(6)即可求得杨氏模量E、泊松比ν、体积模量K和剪切模量G ^[18]。

通过分子动力学优化、运算，求得了复合树脂单胞模型的刚度矩阵、柔度矩阵以及x、y、z三个方向的杨氏模量、剪切模量等力学参数。通过对模型施加沿轴向的应变作用并求出相应的应力值，得到了模型沿x、y、z方向的应力应变关系。根据各向同性假设，可以得到单胞模型的拉梅常数，并依此求得在各向同性假设下单胞的力学性能。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成开题报告；

第4-6周：学习构建牙科修复树脂复合材料体系模型；

第7-10周：完成md模拟计算；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 龚怡. 牙齿充填材料的改进. 中华医史杂志, 2008, 38: 227-230.

[2] 陈亚明. 间接性树脂嵌体新进展. 中国实用口腔科杂志, 2009, 2: 29-32.

[3] 孙皎. 牙科复合树脂充填修复材料的现状与趋势分析. 口腔材料器械杂志, 2012, 21: 6-11.