پژوهشگران دانشگاه تهران، با روش‌های نانومحاسباتی نشان دادند که میزان استحکام نانوکامپوزیت‌های پلیمری به شدت تحت تاثیر ساختار منومری پلیمرها است.
یافتن عامل موثر در میزان استحکام نانوکامپوزیت‌های پلیمری در دانشگاه تهران
پژوهشگران دانشگاه تهران، با روش‌های نانومحاسباتی نشان دادند که میزان استحکام نانوکامپوزیت‌های پلیمری به شدت تحت تاثیر ساختار منومری پلیمرها است.
وجود اتصال قوی در فصل مشترک نانولولهی کربنی با پلیمر، یک شرط ضروری در انتقال موثر بار از ماتریس پلیمری به نانولوله‌ها است. این امر، نقشی مهم و اساسی در تعیین استحکام و یکپارچگی ساختاری نانوکامپوزیت‌های پلیمری دارد.
آقای امیر تقوی، دانشجوی کارشناسی ارشد شیمی نانو در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه‌ی توسعه‌ی فناوری نانو گفت: «بررسی و مطالعه‌ی فصل مشترک نانولولهی کربنی- پلیمر با استفاده از آزمایش‌های تجربی مشکل است و تعیین میزان دقیق آن با روش‌های فعلی غیرممکن می‌نماید. شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی می‌تواند به‌طور موثری در بررسی سازوکارهای تقویتی در کامپوزیت‌های نانولوله‌کربنی- پلیمری استفاده شوند. اگرچه این روش‌ها نمی‌توانند خواص توده‌ای نانوکامپوزیت‌ها را برای ما مهیا سازند، اما تصویر روشن و شفافی از فصل مشترک نانولولهی کربنی-پلیمر فراهم می‌آورند».
آقای تقوی در مورد پژوهشی که با راهنمایی خانم معصومه فروتن انجام داده‌است گفت: «برای بررسی دقیق برهمکنش بین نانولوله‌های کربنی و پلیمرها و تعیین میزان دقیق انرژی این برهمکنش‌ها از شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی بهره گرفته‌ایم».
وی ادامه داد: «ابتدا مدل‌های مولکولی نانولوله‌های کربنی و پلیمرها را بر اساس ساختارهای تجربی آنها ساختیم. سپس بر مبنای این مدل‌ها، پتانسیل‌های مناسبی را به تمام اتم‌ها و اجزای سیستم اعمال کردیم. تعریف پتانسیل مناسب، مهمترین بخش کار بود، زیرا صحت و درستی نتایج، تا حد زیادی به اعمال پتانسیل‌های مناسب بستگی دارد. سپس، دینامیک و حرکت مولکول‌ها را با اعمال الگوریتم حرکتی مناسب، توصیف نمودیم. در نهایت، پس از مرحله‌ی تعادل‌سازی، شبیه‌سازی‌ها را به مدت یک نانوثانیه ادامه دادیم و با استفاده از خروجی‌ها و انجام کارهای محاسباتی مقادیر مورد نظر را تعیین کردیم».
مهمترین دستاورد این پژوهش، بیانگر آن است که مقادیر انرژی حاصل از این برهمکنش‌ها و در نتیجه قدرت اتصال فصل مشترک نانولولهی کربنی- پلیمر و در نهایت، میزان استحکام نانوکامپوزیت پلیمری به شدت تحت تاثیر ساختار منومری پلیمرها است.
از نتایج این‌گونه پژوهش‌ها می‌توان پیش از ساخت عملی نانوکامپوزیت‌ها به‌منظور پیش‌بینی خواص و جلوگیری از صرف هزینه‌های اضافی استفاده نمود.
جزئیات این پژوهش در مجله‌ی J. Phys. Chem. B (جلد ۱۱۴، صفحات ۵۳۲۶- ۵۳۲۰، سال ۲۰۱۰) منتشر شده‌است.
