مطالعه انرژي انتروپي پلي(اتيلن ترفتالات) به روش شبيه سازي مولكولي

A molecular simulation study on poly(ethylene terephthalate) entropic energy

شبيه ­سازي ديناميك مولكولي روش محاسباتي رشديافته­اي براي درك رفتار سامانه­هاي پيچيده پليمري است كه در آن مي­توان بسياري از خواص ميكروسكوپي و ساختاري پليمر را كه به روش تجربي قابل‌اندازه‌گيري نيست، محاسبه و خواص ماكروسكوپي آن را پيش­بيني نمود. در اين پژوهش، انرژي تعادلي يك سامانه پليمري شامل يك تك زنجير پلي(اتيلن ترفتالات) با 100 واحد تكرارشونده در محدودۀ دمايي k323-473 بررسي شد. بر اساس روابط ترموديناميكي، انرژي آزاد را مي­توان مجموع انرژي انتالپي و انتروپي دانست. ازاين­رو تغييرات انرژي انتالپي و انتروپي در اين بازه دمايي محاسبه شد. بر اساس نتايج شبيه­سازي، انرژي كل سامانه و هريك از بخش­هاي انتالپي و انتروپي، با افزايش دما افزايش مي­يابد. افزايش انرژي انتروپي با دما مرتبط با تغييرات پيكربندي زنجيره­ها است. تغييرات فشار سامانه با افزايش دما نيز بررسي شد. تشابه آهنگ و رفتار تغييرات انرژي انتروپي و فشار نشان­دهنده ارتباط مستقيم نيروي حرارتي با انتروپي است؛ بنابراين مي­توان مطالعه نيروي حرارتي پليمر را روشي دقيق جهت بررسي انتروپي و ريزساختار پليمر دانست.

Molecular dynamics simulation is a mature method that can be used effectively to comprehend the behavior of complex polymer systems, in which many microscopic structural properties of polymers can be calculated. Macroscopic properties can be predicted as well. In this research, equilibrium energy for a polymer system consisting of a single chain of poly(ethylene terephthalate) has been studied in the temperature range of 323-473 k. Based on thermodynamics, free energy can be considered as the sum of enthalpy and entropy energy. In the following, the contribution of enthalpy and entropy energy has been determined in this temperature range. On the basis of the results, the whole system s energy and enthalpy and entropy increase with temperature. Increased entropy energy is associated with chain conformation. The similarity of the rate and behavior of entropic energy with pressure changes indicates a direct relationship between thermal pressure or thermal force and entropy. Therefore, studying polymer thermal force can provide accurate information regarding polymer entropy and microstructure.