带电胶体粒子比原子和分子大的多,结晶时间长,而且其形状、大小和相互作用等更容易精确控制,可采用的观测手段也丰富得多,可以直接可视化,所以可以作为一种时间和空间都高度放大了的普适性模型来研究结晶现象。同时,其所形成的胶体晶体也是一种重要的微纳米材料,具有广泛的应用价值。但实际的胶体体系,却很难达到理想化的单一组分状态。而且,也有研究发现,单组分的胶体晶体在结构和性能调控等方面具有一定的缺陷,而二元胶体却可以实现单组分胶体晶体所不具备的结构和性能。本论文中,将采用分子动力学模拟方法,来观察二元带电胶体的结晶过程。粒子间的相互作用势用硬核-Yukawa模型来代表,各个相互作用参数可以通过改变一些条件自由地调整,从而对应很多种类的物质或体系,其结果具有很强的普适性。主要研究内容如下:(1)研究了体积分数对不同粒径比的二元带电胶体体系结晶的影响规律。与单组分胶体粒子结晶相比,第二组分粒子的加入增加了多分散性,明显抑制结晶。而且,随着粒径比扩大,多分散度增加更为明显,甚至会导致玻璃态结构出现。(2)当大、小粒子的体积分数分别为:0.01、0.08时,在粒径比较小时,体系结晶稳定后,大尺寸的胶体粒子分散在二元体系中,均匀镶嵌在小尺寸粒子的晶格结构上,出现类似AB形的合金结构,继续增加大粒子的体积分数,也发现了类似合金的结构。(3)研究了二元带电胶体相分离和结晶的初步规律和物理机制。设定粒径比为1:2,从简单的硬核-Yukawa模型出发,通过多次尝试,发现在德拜常数k为2.0,作用势强度ε为60.0的条件下较易发生相分离。当体积分数较小时,体系发生相分离但不结晶;随着体积分数的增大,体系发生相分离后还会结晶,这是由于体积排斥势的作用下,混合物通过相分离使每种粒子达到单组分结晶所需的体积分数,从而促使结晶发生。参考简单模型的结果,将实际胶体粒子参数代入,我们发现,只有合适的电荷数、离子浓度和体积分数范围内,才能使相分离和结晶同时发生。