مطالعه برخي از خواص نانوكامپوزيتهاي پايه پليمري با استفاده از شبيه سازي ديناميكي مولكولي

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

درك سازوكار رفتار نانوكامپوزيت هاي پايه پليمري، نيازمند بررسي در سطح مولكولي است. اين نوع بررسي با استفاده از فنون تجربي، چالش برانگيز است. شبي هسازي ديناميك مولكولي به عنوان يكي از معمول ترين روش هاي محاسباتي، م يتواند نقش مهمي در كمك به توجيه و تفسير نتايج تجربي بازي كند. در كار حاضر، برخي از خواص شيمي فيزيكي نانوكامپوزيت هاي پايه پليمري حاوي نانولوله هاي كربني، بورونيتريدي و استخلاف دار، پليمرها و كوپليمرهاي مختلف با استفاده از شبي هسازي دينامي كمولكولي بررسي مي شود. برخي از ويژگي هاي شيمي فيزيكي ياد شده عبارت از توابع توزيع شعاع، نفوذ و شعاع چرخش است. همچنين، انرژي برهمك‌نش بين مولكولي بين نانولوله ها ومولكول هاي پليمر محاسبه و شك لشناسي پليمرهاي جذب شده روي سطح نانولوله ها با شعاع چرخش و زاويه دوصفحه اي بررسي مي شود. نتايج به دست آمده نشان مي دهد، برهمك‌نش بين مولكولي در اين سامانه ها به شدت تحت تاثير ساختار ويژه مونومري پليمر است. مقادير زياد انرژي حاصل از برهمك‌نش بي نمولكولي چنين كامپوزيت هايي حاكي از آن است كه انتقال بار موثري در فصل مشترك نانولوله كربني و پليمر مزدوج وجود خواهد دارد كه نقش كليدي در كاربردهاي عملي براي تقويت كامپوزيت ها ايفا م يكند.

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.