可降解高聚物的降解跨尺度建模研究

高晓浩, 张桃红, 杨智勇, 孙乐冉, 樊春美, 张德政

(1. 北京科技大学 计算机与通信工程学院, 北京 100083；

2. 材料领域知识工程北京市重点实验室, 北京 100083)

可降解高聚物的降解跨尺度建模研究

高晓浩1,2, 张桃红1,2, 杨智勇1,2, 孙乐冉1,2, 樊春美1,2, 张德政1,2

(1. 北京科技大学 计算机与通信工程学院, 北京 100083；

2. 材料领域知识工程北京市重点实验室, 北京 100083)

可降解聚合物由于其良好的应用前景吸引了广大科研工作者的兴趣。但降解过程复杂，使得建立降解过程的模型研究总是局限于某些片段。如在尺度上或微观、或宏观；研究方法上或离散、或连续；模型也或随机或确定。本文在蒙特卡洛方法、元胞自动机方法基础上提出新的建模思路，即将不同尺度上离散化与连续性相耦合、随机性与确定性相耦合的元胞蒙特卡洛自动机方法(CMCA)。将连续问题以元胞的方法进行离散，在不同元胞上以概率实现随机事件的发生，由元胞的更新迭代进行演化，揭示了从微介观到宏观的降解变化过程。本文对具体的步骤和执行算法进行了详细的解释，并以聚乳酸盘进行实例计算，计算结果表明建模方法正确。

蒙特卡洛方法；元胞自动机；生物材料；可降解高聚物；建模；元胞蒙特卡洛自动机方法

1 前 言

生物可降解高分子(聚乳酸，聚丙交酯等)由于在生物体吸收性缝合材料、骨科固定、药物缓释系统及组织工程支架中的显著优点而备受广泛关注。这些应用能否成功在很大程度上取决于高分子的降解速率能否得到控制。……