Molecular dynamics simulations on the structure and interfacial interactions of polyethylene-organoclay nanocomposites
Polietilen-organokil nanokompozitlerinin yapısal özelliklerinin ve arayüzey etkileşimlerinin moleküler dinamik simülasyon yöntemleriyle incelenmesi
- Tez No: 350550
- Danışmanlar: PROF. DR. MİNE YURTSEVER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Katmanlı malzeme tanımlanması, Kil, Polietilen, Polimer kompozitler, Layered material characterization, Clay, Polyethylene, Polymer composites
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Polietilen-organokil nanokompozitlerini oluşturan polietilen, kil, uyumlaştırıcı ve yüzey aktif moleküller arasındaki etkileşimlerin anlaşılması, malzemenin mekanik ve fiziksel özelliklerinin kontrol edilmesi konusunda çok önemli bir rol oynamaktadır. Bu bileşenler arasındaki arayüz etkileşimleri nicel olarak deneysel sıcaklık ve yapılar temel alınarak kuantum mekanik, moleküler dinamik ve Monte Carlo yöntemleri kullanılarak belirlenmiştir. Polietilen uyumlaştırıcıya aşılanan polar grubun cinsinin ve oranının, yüzey aktif bileşiklerin baş grup yapısının ve kuyruk uzunluğunun, kilin elektrostatik potansiyel yüklerinin nanokompozit malzemenin kararlılığına olan etkileri araştırılmıştır.Nanokompoziti oluşturan bileşenler arasındaki etkileşim enerjileri ile fiziksel ve mekanik özellikler arasındaki korelasyon ortaya çıkarılmıştır. Kararlı bir polietilen-organokil nanokompozit oluşumunun vdW etkileşimlerine, elektrostatik etkileşimlere ve bunlar arasındaki dengeye bağlı olduğu belirlenmiştir. İtakonik asit ve maleik anhidrit gruplarının uyumlaştırıcılar arasında en verimli sonuçları verdiği gösterilmiştir. Deneysel olarak ölçülen mekanik özelliklerle hesaplanan polimer-kil bağlanma enerjileri arasındaki korelasyonun yüksek olması hem modellemelerin hem de kullanılan yöntemlerin doğruluğunu göstermiştir. Bu hesapsal çalışma polimer-organokil nanokompozitleri oluşturan bileşenlerin optimum oranlarının tahmin edilmesi açısından büyük önem taşımaktadır ve daha iyi özellikteki malzemelerin sentezlenmesi yolunda yapılacak çalışmalar öncesinde deneycilere yol gösterici olacaktır.
Özet (Çeviri)
Understanding structure and interfacial interactions between polyethylene chains, clay, compatibilizers, and surfactants in polyethylene-organoclay nanocomposites plays a key role in controlling mechanical and physical properties of the material. These interfacial interactions were studied quantitatively at experimental temperature and concentration ratios by employing quantum mechanical, molecular dynamics and Monte Carlo methods. The effect of the type and the ratio of the polar group grafted onto the polyethylene compatibilizer, the structure of the head group and the length of the tail group in the surfactant, the electrostatic potential charges of the clay atoms on the stability of the nanocomposite material were analyzed.The experimentally measured properties were then correlated with the interaction energies between components. The formation of stable polyethylene-organoclay nanocomposite depends on both vdW interactions and electrostatic interactions and the balance between them. Itaconic acid and maleic anhydride were found to be give the highest binding energy between components. The good agreement observed between the experimentally measured mechanical properties and polymer-clay binding energies calculated proved that the modeling and the methods employed here was successful. This study is of great significance since it enables to estimate the optimum ratios of the constituents making up the nanocomposite and helps experimentalists to synthesize materials with enhanced properties.
Benzer Tezler
- Multi-scale study of the dynamics of self-organizing molecular systems
Kendi kendine örgütlenen moleküler sistemlerin dinamiğinin çok-ölçekli incelenmesi
GÖKHAN KAÇAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiDR. ALİMET SEMA ÖZEN
PROF. DR. CANAN ATILGAN
- Designed-in molecular interactions and cross-linking interface for superior nanocomposites: A multi-scale insight
Moleküler etkileşimlerin ve çapraz bağlanmış arayüzün üstün nanokompozit malzemeler için tasarımı:Bir çok-boyutlu anlayış
ELİF ÖZDEN YENİGÜN
Doktora
İngilizce
2013
Polimer Bilim ve TeknolojisiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELİH PAPİLA
- Dikey dalan sıvı jeti için farklı jet çıkış geometrilerinin havalandırma miktarına etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Investigation of the different nozzle geometries for vertical plunging water jet air entrainment with numerical methods
BURAK ALP KARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
DR. ZAFER GEMİCİ
- Production of high temperature core-sheath nanofiber proton exchange membranes via electrospinning method
Elektrodokuma yöntemi ile yüksek sıcaklık çekirdek-kılıf nanolif proton değişim membranlarının üretilmesi
SASSAN JAHANGIRI
Doktora
İngilizce
2018
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF ÖZDEN YENİGÜN
- Theoretical investigation of the nanotribological properties of the hexagonal boron nitride and gold interfaces
Altıgensel boron nitrür ve altın yüzeylerininin nanotribolojik özelliklerinin teorik olarak incelenmesi
GİZEM ZEYNEP ÖZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HANDE TOFFOLİ