Моделирование полимерных материалов

2006 Danckwerts Лекция

Во время 1-на-один интервью. Doros Theodorou, Danckwerts преподаватель Айше в 2006 году ежегодное совещание, объяснил более сложные аспекты иерархической расчетов для определения характеристик полимерных и коммерческую значимость его перспективных исследований. Моя кандидатская диссертация, направленных на прогнозирование молекулярной упаковки и упругих постоянных стеклообразных полимеров и могут по его словам, один из первых успешных применений молекулярного моделирования полимеров. С тех пор, области молекулярного моделирования взорвалась, с приложениями во всех видах материалов и имущества, сказал он.

Профессор химической инженерии в кафедра материаловедения и технологии, Национальный технический университет Афины, Греция, Theodorou недавно совместно редактировать новую книгу с другими исследователь Майкл Kolelyanskii на методы моделирования для полимеров *. Мы имитации материалов (в основном, полимеры и синтетические цеолиты) на компьютер с помощью статистической механики и алгоритмы, отвозят на основных молекулярных наук, с целью прогнозирования свойств материалов от их химического строения. Знание этих свойств необходимо при разработке продуктов с заданными характеристиками на конечного использования (т.е. пластмасс с заданными жесткость и прочность в качестве конструкционных материалов, улучшения технологичности в расплаве государства, контролируемой проницаемостью атмосферных газов, ведущих к длительной срок годности продукции упаковывается в них, клеи, которые могут связи различных материалов, полимерных и неорганических мембран, что может разделять смеси с высокой пропускной способностью и селективностью. и т.д.) и в разработке процессов, чтобы сделать эти продукты ..

В целом, прогнозирование свойств от химического состава является трудноразрешимой задачей. "Наши подходы вычислительных часто иерархической, т.е. работать на различных уровнях описания, из подробного атомистических макроскопической с использованием систематического грубого зернистости (например, от атомов до групп атомов запутывание сетей для сплошных сред) для съемки свойств в настоящее время вычислительных ресурсов.

Вклад в молекулярных расчетах моделирования химического состава материала, который состоит из строительных блоков, например, молекул, атомов, ионов и др. Эти расчеты предсказать, как эти элементы располагаются в пространстве, и какими свойствами они порождают. Что молекулярного моделирования можно сделать, это предсказать широкий выбор недвижимости, начиная от тех же основных ввода. Она также может выявить механизмы, т. е. почему материал проявлять свойства, что он делает?, И как эти свойства будут изменяться, если мы что-то изменить в Конституции материала.

Theodorou указывает на то особенно сложной задачей - вычислительных прогнозирования физических свойств полимерных материалов, из-за чрезвычайно широкого спектра масштабов длины и времени регулирующие структуры и молекулярного движения в этих материалах. Например, полимер имеет структуру на уровне атомов и связей (10 - ^ 10 ^ SUP м), на уровне всей полимерных цепей (10 ^ -8 ^ SUP м), на уровне областей в аморфно-кристаллического материала или фазы разделенных смеси (10 ^ -6 SUP мкм или выше). Часть из фторопласта белый, потому что она содержит кристаллиты, которые могут рассеивать свет, т. е. имеют длину масштабах, соизмеримых с длиной волны света (10 ^ -7 SUP ^ -10 ^ SUP -6 мкм).

На атомном уровне у нас есть связь колебаний с периодами 10 ^ -14 SUP ^ з Индивидуальные связей в расплаве полиэтилена переключаться между троп и неловкий государств каждые 10 ^ -11 ^ SUP сек или дольше, в зависимости от температуры. В результате этих сальто, цепи могут принять чрезвычайно большого числа конформаций. Более куски сети требуется больше времени на изменение их формы. Время, необходимое для цепи для перемещения по длине сопоставима с его размер в расплаве и тем самым "забыть" свои предыдущие формы 10 ^ -3 ^ SUP до 1 сек для обычных молекулярным весом. С другой стороны, стеклянные полимеров, таких, как полистирол, полиэтилентерефталат (ПЭТ), или поликарбоната в компакт-дисков, проходит очень медленно структурные изменения (физическое старение) с характерными временами года (10 ^ 7 ^ SUP ы). В период колебаний химических связей и физического старения полимерных стекла, у нас есть 21 порядков в масштабе времени, что является весьма впечатляющим.

"Эта задача может быть решена лишь путем разработки иерархической анализ и моделирование стратегии, охватывающей многие взаимосвязанных уровней, на каждом уровне рассмотрения явлений с подробным атомистических в континуум микроскопических за определенный промежуток времени и пространственными масштабами. Дополнительные технологии, такие как группа вклад методов для оценки свойств и высокой пропускной способностью экспериментов, направленных на массивно параллельных синтеза материалов аналогичных конституции и тестирование их свойства ценной для проверки методов моделирования, а также для реализации принципов разработки, сделанные моделирования.

Theodoron сотрудничает с разработчиками программного обеспечения для дизайна материалов, которые уже включили его методы в свои продукты. Примеры Accelrys, Inc (Сан-Диего, штат Калифорния, и Кембридж, Великобритания), а также недавно созданной компании Scienomics SARL во Франции. Мы тесно сотрудничаем с промышленными исследователей с целью разработки методов и программных средств для решения соответствующих свои материалы, дизайн потребностей. Например, мы работали с BP в Naperville, IL, на проницаемость проблем, связанных с DSM исследования Б. в Нидерландах адгезии и взаимодействия проблем, связанных и с Mitsui химических веществ в Японии полимерных методов уравновешивания. Хотя мы не компания, мы приветствуем сотрудничество с промышленностью - промышленной проблемы являются отличным источником вдохновения для нас. Наша первоочередная потребность для способных и целеустремленных молодых ученых и инженеров (работает аспирантов и пост-документы) готовы приступить к разработке этих методов и их реализации на конкретных производственных задач. "Это далеко от рутинной работы, им нужна вдохновение и преданность.

Снимки с 2007 Айше Весна Национального Собрания

Айше Goes Global - новый раздел Местное запускается в Индии

Айше членов, избранных Национальной инженерной академии

Памяти Иосифа Рейнольдса

Выборы 2008: Избранный президент

Бизнес обновления

Резервный капитал в оценке стоимости

Что нового

Программное обеспечение и информационные технологии

Инструменты для модели разделения многофазных

Путь к устойчивости,

Сравнение устойчивости