蒙特卡洛法是一种随机模拟方法，与其他的模拟方法不同的是它的模拟方法是基于统计学的方法，通过简单的统计模型计算复杂的结构问题。在整个模拟过程中，对整个实验的某个特征因素进行分析，并且以此建立概率模型，然后使用计算机对模拟的模型进行数值的计算得到最终的结果。因此，蒙特卡洛算法是依靠于统计学通过计算机强大的计算能力实现的一种模拟方法。在具体的实验过程中，由于分子的杂乱无章的性质以及一直不停的运动的特性会导致概率分布的不同，而合成的高分子链也存在着链的长短，分子结构的随机性，所以蒙特卡洛能够使用于高分子聚合物的模拟与分析[20-23]。

1。3 MS软件的介绍与具体应用

Materials Studio是Accelrys 公司开发的一款应用于材料计算领域的计算机软件。这个软件提供了非常完善的模拟环境，使用这个软件可以完成对3D分子模型的构建，并且通过软件中的各个模块可以对模型进行粒子级别的分析与计算，并研究，预测材料的相关性质。无论是结构的优化过程还是复杂的动力学模拟和量子力学的计算过程都可以通过这个软件进行分析。这个软件也广泛的应用于材料科学方面来预测锁的材料的性质。文献综述

分子在膜内的扩散过程对于研究膜分离性能有重要意义。膜研究者在该方面作了大量工作。有学者对大分子和小分子在模拟环境中的扩散行为进行了大量研究，研究表明大分子的扩散运动是符合跳跃式的扩散机理的，而在大多数情况下小分子由于受到周围大分子空穴的影响只能在局部振动，只有在少数条件下满足跳跃式的扩散运动。

Kotelyanskii和Wagner等研究了水在水合的无定形聚酰胺膜中的扩散机理，并且分别在加入盐离子和没有加入盐离子的条件下进行来研究。他们采用FT-30的高分子聚合物材料作为研究目标。在对动力学模拟之后得到的结果进行分析之后他们发现水分子是满足跳跃式的扩散运动的。但是水分子从自由水穿透膜层的时候需要克服膜内分子对它的阻力，为了进一步研究水在膜中扩散的影响因素，作者通过改变膜的动力学以及氢键等条件，结果显示水分子在膜中依然呈现跳跃式的扩散运动，跳跃长度也依然不变。说明水的扩散与膜的热力学运动无关，与水分子间、水分子与高分子间的氢键也无关。

除了研究水分子在高分子膜中的扩散运动之外，研究人员也对高分子在高分子膜中的扩散过程进行了研究。Pavel等为了研究温度，密度，自由体积等对分子扩散系数的影响，通过分子动力学模拟了O2和CO在无定形聚对苯二甲酸酯、芳环聚酯及其共混物中的扩散过程。与其他因素相比，自由体积在扩散过程中起到相当重要的作用，在反渗透膜膜内的分子的扩散系数与体积分数研究结果表明。Ronc呈指数关系。除了自由体积之外，高分子间空穴尺寸的分布在分子的扩散运动中也起着非常关键的作用当高分子间，孔穴尺寸的平均值越大，小分子的扩散系数越大。Wang利用分子模拟方法分析了两种自由体积分数大小接近的高分子PTMSP和TFE/BDD渗透性能相差较大的原因。利用分子动力学和蒙特卡罗方法模拟高分子自由体积孔穴的大小分布发现PTMSP中平均孔穴半径为11。2 Å，而TFE/BDD平均孔穴半径只有8。2 Å，从而证实较大的自由体积孔穴和更多的自由体积连通区域是PTMSP比TFE/BDD具有较高渗透性能的原因。自由体积孔穴的形态对扩散性质也会产生影响。Tung等模拟了PM膜中自由体积孔穴形态对膜的传递性能的影响。s-PMMA中自由体积孔穴容易形成较多狭长的通道利于分子扩散和跳跃的，而i-PMMA中自由体积孔穴在高分子内形成较多球形孔穴不利于分子扩散[24-28]。