将聚合物的正子灭绝寿命光谱数据映射到古典分子动力学模拟中,而不会转移玻璃过渡温度

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物物理 聚合物物理
• 计算化学计算化学

背景情况:

• 定子灭绝终身光谱 (PALS) 是用于非破坏性测量纳米空洞的关键技术.
• 经典分子动力学 (CMD) 模拟提供了一种计算方法来研究材料特性.
• 将实验PALS数据与CMD模拟相结合,可以提高对聚合物微观结构的理解.

研究的目的:

• 开发和验证一种策略,将PALS数据的同位性聚烯映射到CMD模拟中.
• 为了研究模拟和实验玻璃过渡温度之间的关系.
• 为了确定正正 (o-Ps) 的有效探针半径,并描述聚合物中的自由体积.

主要方法:

• 使用正子灭绝终身光谱 (PALS) 进行实验性腔体测量.
• 采用经典分子动力学 (CMD) 模拟来建模聚合物行为.
• 应用了威廉姆斯-兰德尔-费里 (WLF) 方程和施罗丁格方程用于数据分析和验证.
• 将模拟结果与实验PALS数据进行比较,以改进模型.

主要成果:

• 在CMD模拟中通过调整聚合物链长度来解决玻璃过渡温度的差异.
• 确定有效的正正 (o-Ps) 探针半径大约为0.8nm,与理论预测一致.
• 在玻璃过渡温度下发现自由体积分数为12.3%.
• 建立了空腔数密度,o-Ps有效探针半径,温度和单体密度之间的关系.

结论:

• 将PALS测量与CMD模拟相结合,提供了一种可靠的方法来描述聚合物材料中的纳米级空洞.
• 这种综合方法提供了对无聚合物体积和空腔动态的洞察.
• 这项研究提出了一条了解聚合物微结构的途径,而不仅仅依赖于像WLF这样的经验方程.