Молекулярно-динамическая модель орторомбического кристалла полиэтилена с разветвлениями в цепях

• Автор: Калашников, Александр Дмитриевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Оглавление З

4.2 Структура компьютерных образцов с различными концентрациями СНз

4.3 Зависимости некоторых физических характеристик от концентрации СНз

4.4 Локальная структура при различных концентрациях СНз

4.5 Локальная подвижность при различных концентрациях СНз

4.6 Заключение.

5 Моделирование одиночного химического дефекта в кристалле

5.1 Два различных положения химического дефекта в орторомбическом кристалле полиэтилена

5.2 Анализ нарушений структуры

5.3 Заключение.

6 Взаимное влияние близко расположенных химических дефектов

6.1 Общая характеристика полученных компьютерных образцов
6.2 Анализ нарушений структуры
6.3 Заключение.
7 Моделирование внутренней динамики разветвления СНз
7.1 Вращение СНз вокруг СС связи.
7.2 Заключение.
Заключение
ЛЬггература
Благодарности
Введение


Традиционным путем для такого рода исследований является синтез полимерным образцов с хорошо воспроизведенной химической структурой и последующим тщательным и разносторонним изучением их всеми возможными экспериментальными методами. Однако, это весьма длинный путь, требующий больших материальных, людских и временных затрат. Надо отметить, что на этом пути достигнуты значительные успехи исследователями из разных стран. Вот лишь некоторые работы в этом направлении б,б, см. Однако нам кажется, что компьютерное моделирование способно решить многие из упомянутых структурных и динамических задач. В частности, метод молекулярной динамики, получивший распространение на волне успехов в компьютерных технологиях. Из года в год растет количество и сложность, решаемых на компьютере физических задач , см. Открывая серию Компьютеры в физике издательства Наука в году , С. А. Ахманов, один из сопредседателей серии, написал С полным основанием можно говорить о рождении новой области физики компьютерной физики . Сформировался и значительный контингент исследователей, преподавателей, инженеров, для которых применение компьютеров в физике стало, по существу, основной областью научной работы, главной сферой приложения творческих сил. Смысл применения компьютера для изучения свойств сложных систем в том, что компьютерный эксперимент с одной стороны является своеобразным эталоном для различных приближенных аналитических моделей, а с другой допускает сравнение с реальным экспериментом и, следовательно, проверку адекватности приближенных моделей. Это позволяет заполнить всегда существующий разрыв между теорией и экспериментом. I. Выбор исходного компьютерного образца нулевая или бездефектная структура, который послужит отправной точкой моделирования. II. Выбор потенциалов мсжмолскулярпого и внутримолекулярного взаимодействий. III. Построение новых компьютерных образцов путем воздействия на исходный компьютерный образец термического изменение температуры, механического, структурного введение дефектов в кристалл и так далее. IV. Анализ последствий внесенных в исходный образец возмущений па глобальном и на локальном уровнях. I. Построение компьютерного кристалла полиэтилена при температуре Т 0К, состоящего из орторомбически упакованных цепей СНгЬо итого атомов, циклически замкнутых, в расчетной ячейке в виде прямоугольного параллелепипеда с периодическими пространственными условиями. II. Проверка адекватности модели полученного компьютерного орторомбического кристалла полиэтилена экспериментальным данным. III. Термическое воздействие на компьютерный полиэтилен вплоть до температуры Т 0К выше температуры плавления. IV. Построение молекулярнодинамической модели сополимеров этилена и пропилена путем соответствующего введения в бездефектный кристалл полиэтилена боковых СНз групп в виде объединенного атома. V. Анализ последствий внесенных в исходный образец возмущений. На глобальном уровне плотность, величины кристаллографических параметров. На локальном уровне объемы Вороного. VI. Построение модели боковой группы СНз со всеми атомами в явном виде. Изучение внутренней динамики построенной модели. Моделирование выполнено с помощью программного комплекса разработанного Николаем Кирилловичем Балабаевым и лабораторией Молекулярной динамики Института Математических Проблем Биологии Российской Академии Наук Интернетадрес ЬНрууУлтрЬ. Структура кристалла полиэтилена наиболее изучена из всех полимерных кристаллов. Это обусловлено простым строением молекулы полиэтилена, входящей в кристалл. Скелет молекулы представляет собой плоский трансзигзаг. Поэтому элементарная кристаллическая ячейка состоит из небольшого числа атомов по сравнению с полимерами со спиральной структурой цепей в кристалле. Обзор возможных упаковок молекул полиэтилена в кристаллах приведен в ,. Для плоской конформации цепей полиэтилена возможны три плотных кристаллических упаковки орторомбическая, моноклинная и триклинная . Рассчитанные для идеальных кристаллов полиэтилена величины кристаллографических параметров плотно упакованных решеток приведены в Таблице 1. В Таблице 1.