Granular polymer nanocomposites
Notice bibliographique
Résumé
Contrary to classical theories, nanoparticle dispersion in polymer melt has been shown to decrease the bulk viscosity, and to increase the membrane permeability and selectivity when incorporated into certain amorphous polymer glasses. However, the effects of particle concentration, particle size, and polymer configuration at particle interfaces are not well understood. To elucidate how the particle size, chain length, and mixture composition influence polymer-chain packing and, thus, free volume---which is known to primarily influence rheological and permeation properties of polymer nanocomposites---the volume of acrylic spheres (representing nanoparticles) mixed with aluminum ball chains (representing polymer chains) was measured, and the partial molar sphere volume at small but finite sphere volume fractions was calculated. The results show that the sphere radius with respect to the minimum chain loop size is the primary dimensionless parameter that affects mixture free volume. Moreover, free volume is maximal---up to twice the intrinsic inclusion volume per particle---when the sphere radius and the minimum chain loop size are comparable, which is because of the increase in sphere-chain interactions, whereas sphere-sphere interactions decrease the mixture free volume when particles are large. It was further determined that, in the presence of nanoparticles, free volume and polymer chain architecture play a determinative role in influencing the glass transition temperature of polymer nanocomposites. The reason for the decrease in the glass transition temperature of polymer nanocomposites is known to be the repulsive chain-nanoparticle interactions. However, in the absence of enthalpic interactions, it is still elusive how and why the glass transition temperature declines with nanoparticle loading. To examine the nanoparticle influence on chain relaxation dynamics and, thus, nanocomposite glass transition temperature, the relaxation time (the time to reach the close-packed, jammed state) of granular chain-sphere mixtures was measured by systematically changing the sphere size, chain length, and mixture composition. Measuring the compaction dynamics reveals that spherical inclusions profoundly influence the chain relaxation time when the characteristic nanoparticle separation and nanoparticle size are comparable to the chain loop size. This study can shed light on polymer architecture in the presence of nanoparticles, especially when chains are very long and, thus, beyond the capability of current computer simulations. This macroscopic, granular model can also be used to optimize the design of polymer nanocomposites by a judicious choice of nanoparticle size, chain length, and mixture composition for industrial and biomedical applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,085 | 0,011 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».