Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Компьютерное моделирование возмущения структуры кристалла полиэтилена химическими дефектами

А.Д.Калашников, И.А. Кармилов, Н.К.Балабаев, Э.Ф.Олейник

Московский физико-технический институт

Институт химической физики им.Н.Н.Семенова РАН

 

Множество академических и технологических (химические компании) лабораторий мира занимаются сейчас получением, изучением структуры и свойств сополимеров этилена с \alpha-олефинами. Свойства сополимеров зависят от многих особенностей строения цепей, от их мономерного состава, распределения сомономеров по цепи (блочность) от стереохимических особенностей присоединения мономеров и сомономеров друг к другу. Какую роль играют разные типы структурных нарушений цепей в формировании макроскопических свойств полимерного блока, как разные свойства зависят от концентрации нарушений различного типа? Эти вопросы остаются нерешенными сегодня. Нам представляется логичным и актуальным, а главное экономически доступным для нас анализ сополимеров различной структуры методами компьютерного моделирования.

“Нулевой”, исходной структурой для нас является совершенный кристлл ПЭ. Проверка адекватности структуры построенного компьютерного кристалла (плотность, тепловое расширение, переход в гексагональную фазу вблизи Т_{пл}, сравнение расчитанных и экспериментальных рентгенограмм) показала полное соответствие структуры компьютерного ПЭ кристалла физической реальности. Следующий шаг – построение цепей сополимеров, в начале самых простых. Мы заменяли некоторые атомы водорода в цепях исходного кристалла ПЭ на группы –СH_3  в различных комбинациях: изолированные включения в цепь, различные комбинации из малого числа химических дефектов.

Важно понять как возмущает структуру исходного кристалла введение в цепь изолированных звеньев (или коротких последовательностей) и различных комбинаций сомономеров. Мы построили 3-х мерный кристалл C_{50} и рассмотрели изменения локальных объёмов атомов -С- (объёмов Вороного). При введении в этот кристалл химического дефекта, –СH_3 группы, происходит возмущение упаковки вдоль цепи на гораздо большее расстояние, чем в поперечном направлении. Этот эффект очевидно связан с анизотропией жесткости цепей. Увеличивается объём не только атома -С-, к которому прикреплен дефект, но и некоторых соседних, хотя и в меньшей степени. Оказалось, что принятая в литературе модель, связывающая появление одного пропиленового звена в цепи с обязательным возникновением одного нового кинка 2g1 в системе не соответствует нашим результатам. Количество кинков, появляющихся в системе при статистической “сополимеризации” этилена с пропиленом всегда меньше числа химических дефектов.

Интересными оказались результаты по введению 2-х звеньев пропилена в цепь. Локальные возмущения кристалла зависят не очень сильно от стереохимической конфигурации введенных пар. Наиболее ярко структурные особенности цепей проявляются при введении двух –СH_3 групп в одну цепь. Поскольку возмущение упаковки на один дефект в цепи достаточно протяженно (составляет около 14 атомов углерода), введение второго дефекта на больших чем 7 атомов -С- расстояниях в ту же цепь "выключает" значительный отрезок цепи из совершенной упаковки, и значит, из способности его к кристаллизации. Введение аналогичных дефектов в разные цепи приводит к меньшим возмущениям упаковки кристалла.

Из-за возмущения, вносимого химическими дефектами, цепи смещаются в направлении своих осей. Что свидетельствует о повышенной продольной подвижности макромолекул в блоке сополимера. Последнее обуславливает снижение Т_{пл} и отсутствие кристаллизации вообще.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика