对PTFE/ZnO/SiO2纳米复合材料的DFT和QSAR研究
Hend A Ezzat1, Maroof A Hegazy2, Rasha Ghoneim2
1Space Lab, Solar and Space Research Department, National Research Institute of Astronomy and Geophysics (NRIAG), Helwan, Cairo, 11421, Egypt. hend.ezzat@nriag.sci.eg.
Scientific reports
|June 15, 2023
概括
用氧化 (ZnO) 和二氧化 (SiO2) 等金属氧化物对聚四乙烯 (PTFE) 的表面修改提高了其电子性能. 这种改进的复合材料显示了宇航员西装中自我清洁层的潜力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学的计算化学
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 聚四乙烯 (PTFE) 是一种具有性能限制的关键聚合物.
- 通过加入金属氧化物 (MO) 来增强PTFE的特性是一个活跃的研究领域.
- 表面修改旨在改善PTFE的电气和热特性.
研究的目的:
- 使用二氧化 (SiO2) 和氧化 (ZnO) 建模PTFE的表面修饰.
- 通过密度函数理论 (DFT) 研究MO对PTFE电子性能的影响.
- 评估修改PTFE复合材料的潜在应用.
主要方法:
- 使用B3LYPL/LANL2DZ模型进行密度函数理论 (DFT) 计算.
- 用单个和混合MO (SiO2和ZnO) 模拟PTFE表面修改.
- 分析电子属性,包括总双极时刻 (TDM) 和HOMO/LUMO带隙能量 (ΔE).
- 进行了分子静电潜力 (MESP) 和定量结构-活动关系 (QSAR) 研究.
主要成果:
- 用ZnO和SiO2修改的PTFE显示显著增强了总二极矩 (TDM) 和减少了带隙能量 (ΔE).
- 在PTFE/4ZnO/4SiO2中显示的TDM为13.008Debye和DE为0.690 eV.
- PTFE/8ZnO/8SiO2表现出进一步的改善,其TDM为10.605德拜,DE为0.273 eV.
- MESP和QSAR研究证实了改造PTFE的电气和热稳定性增加.
结论:
- 用ZnO和SiO2对PTFE表面进行修改,有效地提高了其电子性能.
- 经过修改的PTFE/ZnO/SiO2复合材料具有更好的电气和热稳定性.
- 增强的PTFE复合材料是宇航员服的自我清洁层的有希望的候选者,因为其具有高流动性和最小的反应性.
