棉纤维因具有良好的亲肤性和吸湿透气性能，在纺织服装中有广泛的应用。棉纤维的主要成分为天然纤维素，其功能与舒适性与其溶解性关系密切，而溶解性与纤维素的热稳定性和相互作用相关。研究表明氢键是影响纤维素的层内稳定的重要因素，但层间氢键作用很弱。有学者推测范德华力等弱相互作用对层间稳定性有一定影响，但在实验上尚未证实。由于分子动力学模拟可以从原子水平研究相互作用，因此我们采用分子模拟进行研究。棉纤维的主要成分为天然纤维素，有Iα与Iβ两种同素异形体。目前对纤维素Iβ的研究较多，但纤维素Iα的作用不容忽视。纤维素Iα的研究，能完善有关天然纤维素的理论体系。因此，本研究以纤维素Iα为研究对象，利用分子动力学模拟方法分析纤维素相互作用，进而研究其热稳定性。本文主要做了以下工作：
　　①构建纤维素Iα分子模型，并通过对运动轨迹的能量、温度及主链的RMSD的分析，证明模拟体系进入了平衡态。对常温下晶胞参数的分析，证明了本文所构建的模型的合理性，同时证明GLYCAM06力场能够很好地重现纤维素Iα的物理性质。
　　②分析了纤维素在结构方面的热稳定性。研究结果表明随温度的升高，晶体密度在400k温度时陡降。当温度升高到450k，密度增加到1.549g/cm3，后逐渐趋稳。在400k纤维素Iα呈现了明显的结构改变，其密度减小，即晶胞间距增大，因而透湿透气性能较好，结构较为疏松，柔性较好。在高温下，由于压强恒定，体积变大，纤维素链的运动空间变大，稳定性变差。晶胞参数c的变化较为平稳，说明纤维素的链内相互作用在各温度作用下均较强，因此水分子等溶剂沿晶向进入纤维素较为困难，溶胀缓慢。在温度400-450k左右，纤维素Iα的a与b晶胞参数变化明显，说明纤维素Iα的链间与层间的相互作用在此环境下出现较大的变换。由于链间层间的位移发生了偏移，使得水分子等相对容易进入。高温下，纤维素的链运动加剧。由于6号位羟基自由度较大，针对6号位上的羟基进行反应物设计可加速纤维素的溶解。
　　③重点分析了纤维素中的弱相互作用分别在链内、链间、层间的情况。发现范德华力对于纤维素Iα的结构稳定性起到重要作用，静电相互作用、极性与非极性溶剂能在维持结构稳定性上具有不可忽视的作用。通过定量研究分析，阐明了弱氢键和强范德华相互作用存在协同性，共同保持层间稳定性。该发现有助于我们更加全面理解纤维素溶解机制，设计新溶剂，为纤维素的染色、纤维素基材料的制备探求新的方法。
　　综上，本研究从原子水平对天然纤维素的结构和相互作用进行了分析，探讨了纤维素Iα的密度、晶胞结构变化等对于纤维素材料舒适性、溶解性的影响。通过相互作用的定量分析，发现了纤维素中其除氢键外其他弱相互作用对稳定性的影响，及弱相互作用间的协同性，为全面理解纤维素溶解机制提供了理论依据。