Θεωρητική και υπολογιστική μελέτη του φαινομένου της κρυστάλλωσης πολυμερών υπό διατμητική ροή

Επίβλεψη - Επιστημονικός Συνεργάτης: Δρ. Δημήτρης Τσαλίκης (tsalikis@chemeng.upatras.gr)

Συνοπτική περιγραφή: Το φαινόμενο της κρυστάλλωσης πολυμερών υπο ροή είναι ένα θεμελιώδες πρόβλημα που αποσχολεί την επιστήμη των πολυμερών λόγω της μεγάλης σημασίας του φαινομένου στη βιομηχανική τους επεξεργασία. Η υπολογιστική μελέτη της κρυστάλλωσης των πολυμερών γνωρίζει ιδιαίτερη άνθιση τα τελευταία χρόνια λόγω της ανάπτυξης δυναμικών αλληλεπίδρασης που μπορούν να προβλέπουν ικανοποιητικά τη μορφολογία τόσο της άμορφης όσο και την κρυσταλλικής φάσης. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας θα μελετηθεί η ομογενής και ετερογενής ανάπτυξη κρυσταλικών πυρήνων (homogeneous and heterogeneous nucleation) μέσω προσομοιώσεων μοριακής δυναμικής υπο ροή (Non-Equilibrium Molecular Dynamics). Προς τούτο αρχικά θα εκτιμηθεί η θερμοκρασία κρυστάλλωσης του πολυμερούς σε συνθήκες ισορροπίας. Στην συνέχεια θα διαξαχθούν προσομοιώσεις NEMD σε θερμοκρασίες στην γειτονιά της θερμοκρασίας κρυστάλλωσης με έμφαση στην επίδραση της επιβαλλόμενης ροής και της θερμοκρασίας στο ρυθμό κρυστάλλωσης και στην πιθανή διαφοροποίηση της μορφολογίας των κρυσταλλιτών σε σχέση με τους κρυσταλλίτες που σχηματίζονται υπό συνθήκες ισορροπίας (απουσία ροής).

Προϋποθέσεις: Άριστη γνώση της Fortran

Βιβλιογραφία

[1]       Z. Wang, Z. Ma, L. Li, “Flow-Induced Crystallization of Polymers: Molecular and Thermodynamic Considerations”, Macromolecules (2016), 49, 1505-1517.

[2]       M. Andreev, G. C. Rutledge, “A slip-link model for rheology of entangled polymer melts with crystallization”, J. Rheol. (2020), 64, 213-222.

[3]       Μ.H.N Sefiddasthi, B.J. Edwards, B. Khomami, “A Thermodynamically Inspired Method for Quantifying Phase Transitions in Polymeric Liquids with Application to Flow-Induced Crystallization of a Polyethylene Melt”, Macromolecules (2020), 53, 10487-10502.