Μεσοσκοπικές προσομοιώσεις της δυναμικής τηγμάτων αστεροειδούς πολυαιθυλενίου

Φίλιππας, Αλέξανδρος; Filippas, Alexandros

dc.contributor.author	Φίλιππας, Αλέξανδρος	el
dc.contributor.author	Filippas, Alexandros	el
dc.date.accessioned	2020-04-28T09:49:25Z
dc.date.available	2020-04-28T09:49:25Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/50290
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17988
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	Τήγμα	el
dc.subject	Melt	en
dc.subject	Αστεροειδές	el
dc.subject	Star	el
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Simulation	en
dc.subject	Μεσοσκοπικό	el
dc.subject	Mesoscopic	en
dc.title	Μεσοσκοπικές προσομοιώσεις της δυναμικής τηγμάτων αστεροειδούς πολυαιθυλενίου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Επιστήμη πολυμερών	el
heal.classification	Polymer science	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-07-02
heal.abstract	Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της δυναμικής και της ρεολογίας αστεροειδών αλυσίδων πολυαιθυλενίου σε κατάσταση τήγματος. Τα συστήματα μελετήθηκαν σε μεσοσκοπικό επίπεδο με χρήση του κώδικα EMSIPON (Engine for Mesoscopic Simulations of Polymer Networks). Ο κώδικας είναι σχεδιασμένος να πραγματοποιεί προσομοιώσεις δυναμικής κατά Brown σε αλυσίδες υπερατόμων. Τα μοριακά βάρη που μελετήθηκαν βρίσκονται στην περιοχή όπου οι αλυσίδες θεωρούνται διαπλεγμένες. Οι διαπλοκές αναπαρίστανται με ελατήρια τα οποία ολισθαίνουν κατά μήκος του κορμού των αλυσίδων που συνδέουν. Η συμπεριφορά των ελατηρίων αυτών στην περιοχή του σημείου διακλάδωσης είναι καθοριστική για την αναπαραγωγή της πειραματικά παρατηρούμενης δυναμικής. Γι΄αυτό τον λόγο εξετάζονται δύο διαφορετικές προσεγγίσεις ως προς τους κανόνες μεταπήδησης των ολισθαινόντων ελατηρίων στα σημεία διακλάδωσης. Κατόπιν δημιουργίας εξισορροπημένων αρχικών διαμορφώσεων, τα συστήματα υποβλήθηκαν σε προσομοιώσεις ισορροπίας στο κανονικό στατιστικό σύνολο. Μέσω της αυτοσυσχέτισης των στιγμιαίων τάσεων που καταγράφηκαν από τις προσομοιώσεις εξήχθη το μέτρο χαλάρωσης τάσεων και, με ολοκήρωσή του, το ιξώδες μηδενικού ρυθμού διάτμησης. Από την επεξεργασία των τροχιών των υπερατόμων εξήχθησαν η μέση τετραγωνική μετατόπιση του κέντρου μάζας των αλυσίδων συναρτήσει του χρόνου και, από την κλίση της τελευταίας σε μεγάλους χρόνους, ο συντελεστής αυτοδιάχυσης. Επιπλέον, υπολογίστηκε η μέση τετραγωνική μετατόπιση του σημείου διακλάδωσης των αλυσίδων, καθώς και των μέσων και των άκρων των κλάδων τους, συναρτήσει του χρόνου. Τέλος, εκτιμήθηκε η γυροσκοπική ακτίνα και έγινε σύγκριση με τη θεωρητικά προβλεπόμενη. Από τις προσομοιώσεις εκτός ισορροπίας υπολογίστηκε εκ νέου το ιξώδες μηδενικού και πεπερασμένου ρυθμού διάτμησης υποβάλλοντας τα σύστηματα σε διαφορετικούς ρυθμούς διατμητικής παραμόρφωσης και εκτιμώντας τη μέση τιμή διατμητικής τάσης. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων για το μη προσπελάσιμο σημείο διακλάδωσης είναι σε αρκετά καλή συμφωνία με το πείραμα.	el
heal.abstract	The target of the present diploma thesis is the characterization of the dynamical, rheological and conformational properties of polyethylene star chains in the melt state. These systems were simulated at a mesoscopic level using the EMSIPON code (Engine for Mesoscopic Simulations of Polymer Networks). The aforementioned code is designed to carry out Brownian Dynamics simulations of chains consisting of coarse-grained beads. The molecular weights of the chosen systems correspond to the entangled regime of polyethylene. In this model, the topological constraints are represented by slip-springs; dynamic entropic springs which slide along the contours of the chains. The behavior of the slip-springs when approaching the branch point is pivotal for the reproduction of the experimentally observed dynamics. For this reason, two different approaches are tested in this work. Upon creating equilibrated initial configurations, the systems were subjected to equilibrium simulations in the canonical statistical ensemble. From the time evolution of stresses throughout the simulation, the shear relaxation modulus was extracted and, through integration, the zero shear viscosity. From the beads’ trajectories, the mean square displacement of the center of mass of the chains was obtained as a function of time. The self-diffusion coefficient was extracted from long-time slope of the latter (Fickian regime). Furthermore, the mean square displacement with time of the branch points, the mid points and the end points of the arms were extracted. The radius of gyration was also calculated and compared against theoretical prediction. In addition, the shear-viscosity was estimated through non-equilibrium Couette flow simulations, by subjecting the systems to different shear rates and estimating the plateau value the shear stress upon reaching a steady state. The simulation results for the non-accessible branch point are in favorable agreement with the experiment.	en
heal.advisorName	Θεοδώρου, Θεόδωρος	el
heal.committeeMemberName	Μπουντουβής, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Τζαμτζής, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Θεοδώρου, Θεόδωρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	57 σ.
heal.fullTextAvailability	true