Δημιουργία και μελέτη ελαστομερικών δικτύων πολυαιθυλενίου με διαφορές στην αρχιτεκτονική τους

Τσοχαντάρης, Ευάγγελος; Tsochantaris, Evangelos

dc.contributor.author	Τσοχαντάρης, Ευάγγελος	el
dc.contributor.author	Tsochantaris, Evangelos	en
dc.date.accessioned	2019-07-12T11:35:09Z
dc.date.available	2019-07-12T11:35:09Z
dc.date.issued	2019-07-12
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49062
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16373
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.subject	Πολυμερή	el
dc.subject	Πολυαιθυλένιο	el
dc.subject	Ελαστομερές	el
dc.subject	Δυαδικό δίκτυο	el
dc.subject	Μοριακή δυναμική	el
dc.subject	Αρχιτεκτονική δικτύου	el
dc.subject	Polymers	en
dc.subject	Polyethylene	en
dc.subject	Bimodal network	en
dc.subject	Molecular dynamics	en
dc.subject	Network architecture	en
dc.subject	Elastomer	en
dc.title	Δημιουργία και μελέτη ελαστομερικών δικτύων πολυαιθυλενίου με διαφορές στην αρχιτεκτονική τους	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Χημική μηχανική	el
heal.classification	Επιστήμη υλικών	el
heal.classification	Φυσική πολυμερών	el
heal.classification	Chemical engineering	en
heal.classification	Materials science	en
heal.classification	Polymer physics	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-02-15
heal.abstract	Κύριος σκοπός της εργασίας είναι η δημιουργία και μελέτη ενός δυαδικού ή διδιάσπαρτου (bimodal) ελαστομερικού δικτύου πολυαιθυλενίου μέσω μοριακών προσομοιώσεων. Τα δυαδικά δίκτυα εμφανίζουν βελτιωμένες ιδιότητες σε σχέση με δίκτυα που χαρακτηρίζονται από ένα συγκεκριμένο μήκος αλυσίδων. Για την υπολογιστική παραγωγή δικτύων έχουν αναπτυχθεί ορισμένες τεχνικές, όμως έχουν εφαρμοσθεί κυρίως για τη δημιουργία ρητινών και δεν υπάρχει τυποποιημένη μέθοδος για την παραγωγή ελαστομερικών δυαδικών δικτύων μέσω ατομιστικού μοντέλου. Τα ελαστομερή αποτελούνται από πολυμερικές αλυσίδες με μεγάλο μέγεθος που χαρακτηρίζονται από τεράστιους χρόνους χαλάρωσης για να προσομοιωθούν με χρήση μοριακής δυναμικής. Για τη δημιουργία του δικτύου στην εργασία αυτή αξιοποιείται ένα εξισορροπημένο πολυδιάσπαρτο τήγμα πολυαιθυλενίου. Οι αλυσίδες του αρχικού δείγματος κόβονται σε υποαλυσίδες ώστε να εμφανίσουν την επιθυμητή κατανομή μηκών και στη συνέχεια σταυροδεσμεύονται τα άκρα των υποαλυσίδων μεταξύ τους προς το σχηματισμό ενός τέλειου δικτύου. Με τη μεθοδολογία αυτή μειώνονται σημαντικά οι χρονικές απαιτήσεις για την εξισορρόπηση και επιτυγχάνεται η δικόρυφη κατανομή μηκών των υποαλυσίδων στο τελικό δίκτυο. Για τη κοπή αναπτύχθηκε ένας ευρετικός αλγόριθμος που λαμβάνει υπόψη ορισμένα ενδεχόμενα κοπής και επιλέγει το βέλτιστο. Για τη σταυροδέσμευση αναπτύχθηκε ένας αλγόριθμος προσομοιωμένης ανόπτησης που στοχεύει να επιλέξει άκρα αλυσίδων που είναι όσο το δυνατόν πλησιέστερα προκειμένου να σταυροδεσμευθούν. Τα δυαδικά τήγματα που παράχθηκαν υπολογιστικά είναι αντιπροσωπευτικά πραγματικών δυαδικών τηγμάτων. Το τελικό δίκτυο που παράγεται εμφανίζει μια δικόρυφη κατανομή μηκών αλυσίδων, ωστόσο οι πολυμερικές υποαλυσίδες στη δομή του υλικού είναι προεκτεταμένες και ως εκ τούτου το δίκτυο αποδεικνύεται ιδιαίτερα δύσκαμπτο με μέτρο ελαστικότητας 58.27 MPa. Η τιμή του μέτρου ελαστικότητας είναι πολύ μεγάλη για να χαρακτηριστεί το υλικό ως ελαστομερές. Οι υποαλυσίδες επεκτάθηκαν έντονα κατά το στάδιο εξομάλυνσης των σταυροδεσμών με ενεργειακή ελαχιστοποίηση. Τελικά, προτείνονται περαιτέρω στρατηγικές που μπορούν να οδηγήσουν στη δημιουργία δυαδικού δικτύου με αποφυγή της προέκτασης των υποαλυσίδων.	el
heal.abstract	The main aim of this thesis is the creation and study of a bimodal elastomeric polyethylene network through molecular simulations. Bimodal networks show improved properties in comparison to networks characterized by a particular chain length (unimodal). Some techniques have been developed for the computational generation of networks, but they have been mainly applied for the creation of resins and there is no standardized method for producing elastomeric bimodal networks using an atomistic model. The elastomers consist of large size polymer chains which are characterized by huge relaxation times, too long to simulate using molecular dynamics. For the creation of the network, an equilibrated polydisperse polyethylene melt is utilized as a starting point. The chains of the original sample are cut in subchains in order to develop the desired length distribution of subchains and then the ends of subchains are crosslinked together to form a perfect network. With this methodology time requirements are significantly reduced and the bimodal length distribution of the subchains in the final network is achieved. For cutting, a heuristic algorithm has been developed that takes into account some potential virtual cuts and chooses the optimum one. For the crosslinking, a simulated annealing algorithm has been developed that aims to select chain-ends that are as close together as possible. The bimodal melts, that were computationally produced, are representative of real bimodal melts. The final network that was produced is characterized by a bimodal chain length distribution. However, the polymeric sub-chains in the structure of the material are elongated and have proven particularly stiff, resulting in a modulus of elasticity of 58.27 MPa. The value of the modulus of elasticity is too high for the material to be described as an elastomer. The sub-chains expanded strongly during the smoothing of the crosslinks with energy minimization. Finally, further strategies are proposed which can lead to the creation of a binary elastomeric network by avoiding the extension of the sub-chains.	en
heal.advisorName	Θεοδώρου, Θεόδωρος	el
heal.committeeMemberName	Σαρίμβεης, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Μπεάζη-Κατσιώτη, Μαργαρίτα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	85 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true