Μοριακές προσομοιώσεις υαλώδους ατακτικού πολυστυρενίου

Μανίκας, Κωνσταντίνος; Manikas, Konstantinos

dc.contributor.author	Μανίκας, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Manikas, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2016-02-05T11:04:18Z
dc.date.available	2016-02-05T11:04:18Z
dc.date.issued	2016-02-05
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41938
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.11371
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής	el
dc.subject	Simulations	en
dc.subject	Polystyrene	en
dc.subject	Elastic constants	en
dc.subject	Amorphous	en
dc.subject	Glass	en
dc.subject	Ελαστικές σταθερές	el
dc.subject	Πολυστυρένιο	el
dc.subject	Άμορφα στερεά	el
dc.subject	Γυαλιά	el
dc.title	Μοριακές προσομοιώσεις υαλώδους ατακτικού πολυστυρενίου	el
dc.title	Molecular simuations of glassy atactic polystyrene	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υλικά	el
heal.classification	Προσομοιώσεις	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-10-14
heal.abstract	Στη σύγχρονη εποχή που βιώνουμε, τα πολυμερή αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της ζωής όλων των ανθρώπων. Ένα τέτοιο υλικό είναι το πολυστυρένιο. Το συνήθως χρησιμοποιούμενο πολυστυρένιο ανήκει στα άμορφα υλικά, μία κατηγορία υλικών που ξεχωρίζει λόγω της ιδιαιτερότητας να εμφανίζουν χαρακτηριστικά τόσο στερεάς όσο και υγρής κατάστασης. Δηλαδή, τα άμορφα υλικά , στα οποία συμπεριλαμβάνεται το πολυστυρένιο, μπορούν να παρουσιάζουν έλλειψη τάξης μακράς εμβέλειας όσο και να υποστηρίξουν την επιβολή διατμητικής τάσης. Το πρώτο αποτελεί χαρακτηριστικό υγρής και το δεύτερο στερεής κατάστασης, οπότε υπό αυτή την έννοια εμφανίζουν χαρακτηριστικά και των δύο φάσεων, πράγμα που τα καθιστά υλικά εξαιρετικού επιστημονικού ενδιαφέροντος. Το πολυστυρένιο αποτελεί υαλώδες υλικό και τα υαλώδη υλικά είναι χαρακτηριστικοί αντιπρόσωποι άμορφων στερεών. Η κατανόηση των υαλωδών υλικών και κατ’ επέκταση η ικανότητα ελέγχου των ιδιοτήτων τους εμφανίζει μεγάλο τεχνολογικό και επιστημονικό ενδιαφέρον. Η δυσκολία κατανόησης των μηχανισμών, που διέπουν τις σχέσεις της δομής με τις ιδιότητες αυτών των υλικών, είναι εξαιρετικά δύσκολη λόγω του ότι οι ιδιότητές τους παρουσιάζουν εξάρτηση από το χρόνο, γεγονός που σημαίνει ότι βρίσκονται εκτός θερμοδυναμικής ισορροπίας. Για το λόγο αυτό βρίσκονται σε μία συνεχή προσπάθεια προσέγγισης της ισορροπίας. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό με τον όρο φυσική γήρανση. Οι μηχανικές ιδιότητες των υαλωδών υλικών, όπως οι ελαστικές σταθερές που θα μελετηθούν στην παρούσα εργασία, εξαρτώνται έντονα τόσο από τη χημική τους σύσταση όσο και από το θερμικό ιστορικό σχηματισμού τους. Οι μοριακές προσομοιώσεις αποτελούν ένα βασικό και αποτελεσματικό εργαλείο για τη μελέτη συμπεριφοράς υλικών, καθώς είναι σε θέση να εκτιμήσουν με ακρίβεια θερμοδυναμικές και δυναμικές ιδιότητες. Για το λόγο αυτό, θα γίνει προσπάθεια σύγκρισης δύο υπολογιστικών μεθόδων ως προς τον υπολογισμό των ελαστικών σταθερών του πολυστυρενίου μέσω προσομοιώσεων. Οι μέθοδοι που θα εφαρμοστούν είναι η μηχανική παραμόρφωση μέσω της επιβολής τάσης και η μέθοδος που υπολογίζει τις ελαστικές σταθερές μέσω των θερμικών διακυμάνσεων της τάσης υπό μηδενική παραμόρφωση. Στην εργασία αυτή λοιπόν, εκτιμήθηκαν οι ελαστικές σταθερές (μέτρο Young και λόγος Poisson) του υαλώδους ατακτικού πολυστυρενίου μέσω υπολογιστικών πειραμάτων επιβαλλόμενης μοναξονικής (εφελκυστικής και θλιπτικής) τάσης στην ελαστική περιοχή, καθώς και μέσω της μεθόδου διακυμάνσεων της τάσης. Επιπλέον, προσομοιώθηκε η ογκομετρική συμπεριφορά (καμπύλη όγκου – θερμοκρασίας υπό σταθερή πίεση) του ατακτικού υαλώδους πολυστυρενίου και βρέθηκαν αποτελέσματα που συμφωνούν με αντίστοιχες πειραματικές μετρήσεις ψύξης.	el
heal.abstract	In our time polymers are indispensable for everyday life. One of the most widely used polymers is polystyrene. Polystyrene belongs to amorphous materials, a category of materials whose properties are reminiscent of both solid and liquid phases. In particular, these materials, which include commonly used polystyrene, exhibit lack of long range order in their structure, but at the same time can support shear stresses. The first characteristic is a feature of the liquid phase, while the second of the solid phase. In this sense, amorphous materials exhibit characteristics of both phases, and this imparts to them high scientific interest and importance. At room temperature polystyrene is considered to be a glassy material. Glasses constitute the very important category of amorphous solids. Understanding glasses, and therefore being able to control their properties, is of great technological significance. The difficulty of understanding structure-property relations in glassy materials stems from the fact that their properties change with time. This is strong indication that these materials are out of thermodynamic equilibrium and constantly striving to approach it. The process of gradual change in properties with time is known as physical ageing. The mechanical properties of glassy materials, such as the elastic constants which constitute the focus of this diploma thesis, exhibit dependence on their chemical constitution and their thermo-mechanical formation history. Molecular simulations constitute a fundamental and efficient tool for materials research, as they can in many cases accurately estimate thermodynamic, dynamic and mechanical properties. In this thesis, molecular simulations will be used as a tool for calculating the elastic constants of polystyrene, following two different methods. The methods that will be applied are (a) mechanical deformation through externally applied stresses and (b) calculation of the elastic constants through stress fluctuations in an undeformed specimen. In this work the elastic constants of glassy atactic polystyrene (Young’s modulus and Poisson ratio) have been evaluated through computational experiments applying uniaxial (tensile and compressive) stress in the elastic regime. They have also been evaluated through the stress fluctuation method. In addition, the volumetric behavior (volume-temperature curve under given pressure) of glassy atactic polystyrene was simulated and results were found to be in good agreement with corresponding experimental measurements.	en
heal.advisorName	Θεοδώρου, Θεόδωρος	el
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ). Εργαστήριο Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	104 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true