مطالعه برخی از خواص نانوکامپوزیت های پایه پلیمری با استفاده از شبیه سازی دینامیکی مولکولی

نوع مقاله: تالیفی

نویسندگان

تهران، دانشگاه تهران، پردیس علوم، دانشکده شیمی، گروه شیمی فیزیک، صندوق پستی 6455 - 1415

چکیده

درک سازوکار رفتار نانوکامپوزیت های پایه پلیمری، نیازمند بررسی در سطح مولکولی است. این نوع بررسی با استفاده از فنون تجربی، چالش برانگیز است. شبی هسازی دینامیک مولکولی به عنوان یکی از معمول ترین روش های محاسباتی، م یتواند نقش مهمی در کمک به توجیه و تفسیر نتایج تجربی بازی کند. در کار حاضر، برخی از خواص شیمی فیزیکی نانوکامپوزیت های پایه پلیمری حاوی نانولوله های کربنی، بورونیتریدی و استخلاف دار، پلیمرها و کوپلیمرهای مختلف با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی بررسی می شود. برخی از ویژگی های شیمی فیزیکی یاد شده عبارت از توابع توزیع شعاع، نفوذ و شعاع چرخش است. همچنین، انرژی برهمک‌نش بین مولکولی بین نانولوله ها ومولکول های پلیمر محاسبه و شک لشناسی پلیمرهای جذب شده روی سطح نانولوله ها با شعاع چرخش و زاویه دوصفحه ای بررسی می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد، برهمک‌نش بین مولکولی در این سامانه ها به شدت تحت تأثیر ساختار ویژه مونومری پلیمر است. مقادیر زیاد انرژی حاصل از برهمک‌نش بین مولکولی چنین کامپوزیت هایی حاکی از آن است که انتقال بار مؤثری در فصل مشترک نانولوله کربنی و پلیمر مزدوج وجود خواهد دارد که نقش کلیدی در کاربردهای عملی برای تقویت کامپوزیت ها ایفا میکند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of Some Properties of Polymer-Based Nanocomposites Using Molecular Dynamic Simulation

نویسندگان [English]

  • S. Mahmood Fatemi Sh
  • Masumeh Foroutan
چکیده [English]

Understanding the mechanism underlying the behavior of polymer-based nanocomposites requires investigations at molecular level that challenge experimental techniques. Molecular dynamic (MD) simulation as one of the most
commonly used computation methods is being increasingly partnered with experiments. In the present work, we study some properties of polymer-based nanocomposites including carbon nanotube, boron nitrides nanotube, functionalized carbon nanotube and several polymers and copolymers. Radial distribution function, diffusion and radius of gyration
are some physical chemistry properties that have been calculated for different polymerbased nano composites using MD simulation. Also, the interface of nanotube-polymer of polymeric nanocomposites is studied. The intermolecular interaction energy between carbon nanotubes and polymer molecules is computed and the morphology of polymers
physisorbed to the surface  of nanotubes is investigated by the radius of gyration and the dihedral angle. Our results show that the intermolecular interaction in our systems is strongly influenced by the specific monomer structure of polymer. The high values of intermolecular interaction energy of such composites suggest to us that an efficient load
transfer would exist in the interface between nanotube and conjugated polymer, which is of a key role in the composite reinforcement practical applications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • molecular dynamic (MD) simulation
  • interaction energy
  • radial distribution function
  • diffusion
  • radius of gyration