Dynamics of free chains in polymer nanocomposites

A nanorészecskékkel töltött polimerben lévő összefonódott polimerláncok dinamikáját egy modellrendszer molekuladinamikai szimulációjával vizsgáljuk. Az elsődleges cél annak vizsgálata, hogy a töltőanyagokkal közvetlenül nem érintkező polimerek reptációja milyen mértékben módosul a tiszta anyaghoz képest. Ennek érdekében két rendszert veszünk figyelembe: Egy szabályosan töltött anyagot, amelyben a töltőanyag-polimer affinitás szabályozott, és egy olyan rendszert, amelyben a szimuláció gyártási fázisának kezdetén a töltőanyaggal érintkező gyöngyök a töltőanyag felületéhez vannak kötve. Ez a második rendszer a hosszú polimer-töltőanyag kötési idő határesetét képviseli. Ebben az esetben a figyelem az olvadék szabad láncaira összpontosul. A dinamika a két modellben eltérő. A töltött rendszerben egyenletes lassulás figyelhető meg minden Rouse-módra. A hatás monoton módon változik a töltőanyag-polimer affinitással. A telítettségig ez a viselkedés a szokásos modellekkel megragadható egy hatékony, affinitásfüggő súrlódási együtthatóval. A beoltott láncokat tartalmazó rendszerben a szabad láncok Rouse-dinamikája megegyezik a tiszta anyagéval, kivéve a leghosszabb módusokat, amelyek jelentősen lelassulnak. Még érdekesebb, hogy a szabad láncok dinamikája nem monoton módon függ a polimer-töltőanyag affinitástól, bár a szabad láncok nem kerülnek közvetlen kapcsolatba a töltőanyaggal. Ez a hatás a polidiszperz ecset szerkezetének kis mértékű változásának köszönhető az affinitás módosításakor. Konkrétan az ecset sűrűsége és a szabad és oltott láncok egymásba hatolásának mértéke függ a töltőanyag-polimer affinitástól. Megvitatjuk egy módosított csőátmérőjű reptációs modell használatát ennek a viselkedésnek a megragadására.