涂层/隔膜/保护层作用机制

Nature Commun/Angew双顶刊案例：如何用分子动力学（MD）定量分析膜扩散中的离子/水迁移？

在电池研发中，实验测试能告诉我们宏观的极化和倍率性能；但离子在隔膜孔/界面内部怎么走，很多时候只能靠分子动力学（MD）去“看见并讲清楚”。 在电池膜的研究中，MD主要承担三项核心任务： 1. 可视化传输路径： 将抽象的“离子通道”具象化，直观展示离子是沿着聚合物链蠕动，还是在充水孔道中自由扩散。 2. 定量化选择性机制： 通过非平衡态（NEMD）模拟施加外场，计算不同离子在膜中的迁移速率、通量比，直接量化膜的选择性。 3. 解析溶剂化效应： 精确计算离子的配位数（Coordination Number），揭示“去溶剂化”或“载水迁移”的能量代价。

【涂层MD】从微孔到分级孔：电池涂层MD模拟到底该算什么？

在电池研究中，涂层的构建，如在电极表面构建一层人工固体电解质界面（ASEI）或多孔框架涂层也是热门的研究课题。 想要在文章中把涂层的作用机制讲透，分子动力学（MD）模拟是不可或缺的利器。值得注意的是，面对不同尺寸的孔道结构，MD的计算侧重点并不相同。本文将结合5篇高水平文献，根据材料的“孔径大小”，将涂层的MD计算提炼为两大核心物理维度： ● 微孔体系（孔径 2 nm）：重点看局部溶剂化结构、长程扩散行为与多级孔道协同。

Nat. Commun.：MD+Metadynamics揭示Cl−快速传输机制

亚纳米孔道能够提高离子筛分能力，但 Cl⁻ 等阴离子在受限空间中的迁移往往明显变慢。中国科学技术大学杨正金、徐铜文团队通过调节共价三嗪框架膜的孔壁化学环境，提高 Cl⁻ 传输速率，并将其用于中性水系有机液流电池。理论计算采用分子动力学、RESP 电荷分析和 Metadynamics 元动力学，分析了不同化学修饰下的膜自由体积、孔壁电荷分布、Cl⁻ 迁移自由能以及离子—孔壁相互作用。