Dinamica lanțurilor libere în nanocompozitele polimerice

Dinamica lanțurilor polimerice încurcate într-un polimer umplut cu nanoparticule este studiată prin intermediul simulărilor de dinamică moleculară ale unui sistem model. Obiectivul principal este de a studia în ce măsură se modifică repția polimerilor care nu sunt în contact direct cu materialele de umplutură în raport cu materialul pur. În acest scop, sunt luate în considerare două sisteme: Un material umplut obișnuit în care afinitatea umplutură-polimer este controlată și un sistem în care bilele în contact cu umplutura la începutul fazei de producție a simulării sunt legate de suprafața umpluturii. Acest al doilea sistem reprezintă cazul limită al unui timp lung de fixare a polimerului de umplutură. În acest caz, atenția se concentrează asupra lanțurilor libere din topitură. Dinamica în cele două modele este diferită. În sistemul cu umplutură se observă o încetinire uniformă pentru toate modurile Rouse. Efectul variază în mod monoton cu afinitatea umplutură-polimer. Până la saturație, acest comportament poate fi surprins de modelele obișnuite cu un coeficient de frecare efectiv, dependent de afinitate. În sistemul cu lanțuri grefate, dinamica Rouse a lanțului liber este identică cu cea din materialul pur, cu excepția celor mai lungi moduri, care sunt semnificativ încetinite. Mai interesant este faptul că dinamica lanțurilor libere depinde în mod nemonotonic de afinitatea dintre polimer și umplutură, deși lanțurile libere nu vin în contact direct cu umplutura. Acest efect se datorează unor mici modificări în structura periei polidisperse la modificarea afinității. Mai exact, densitatea periei și cantitatea de interpenetrare a lanțurilor libere și a lanțurilor grefate depind de afinitatea umplutură-polimer. Este discutată utilizarea unui model de reptație cu diametrul modificat al tubului pentru a surprinde acest comportament.