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有读书笔记Linking Models of Polymerization and Dynamics to Predict Branched Polymer Structure and Flow

唐唐 添加于 2011-10-19 05:31 | 1752 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Read DJ, Auhl D, Das C, den Doelder J, Kapnistos M, Vittorias I, McLeish TCB

  •  摘 要

    We present a predictive scheme connecting the topological structure of highly branched entangled polymers, with industrial-levelcomplexity, to the emergent viscoelasticity of the polymer melt. The scheme is able to calculate the linear and nonlinearviscoelasticity of a stochastically branched “high-pressure free radical” polymer melt as a function of the chemical kineticsof its formation. The method combines numerical simulation of polymerization with the tube/entanglement physics of polymerdynamics extended to fully nonlinear response. We compare calculations for a series of low-density polyethylenes with experimentson structural and viscoelastic properties. The method provides a window onto the molecular processes responsible for the optimizedrheology of these melts, connecting fundamental science to process in complex flow, and opens up the in silico design of newmaterials.

  •  详细资料

    • 文献种类: Journal Article
    • 期刊名称: Science
    • 期刊缩写: Science
    • 期卷页: 2011年  第333卷 第6051期 1871-1874页
    • ISBN: 0036-8075

  • 学科领域 信息系统 » 计算机科学

  •  所属群组

    信息科学综合  

  • 相关链接 DOI URL 

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    计算机模型可预测高分子成型性状
    为造出完美塑料提供了高技术“菜谱”
     
    人们的生活离不开塑料。但迄今为止，工业上还是先开发出一种塑料，然后才去发现它的用途， 或试验几百种不同的“配置”看看哪种管用，既费时又费钱。据美国物理学家组织网9月30日（北京时间）报道，最近，英国利兹大学和杜伦大学解决了这一难 题，他们开发出一种计算机模型，能在化学水平预测各种高分子成型时的形状，让人们能够按需生产具有特殊用途的塑料产品，这一成果将彻底改变开发新型塑料的 方式。研究论文发表在9月29日出版的《科学》杂志上。
     
    新研究属于微观高分子加工项目的一部分，这一项目是学术界和工业界专家之间的一项长达10年的合作，旨在研究如何更好地制造巨型“高分子”。塑料的基本成分就是一些长长的、互相纠缠的高分子，它们的属性是在生产、融化、流动和成型过程中决定的。
     
    研究人员将两部分计算机编码结合在一起，开发出了一套数学模型。第一部分能预测聚合物在它们线绳一样的分子之间是怎样流动的，第二部分能在化学水平预测制造出来的分子会变成什么形状。他们用该模型实验合成了一种“完美聚合物”，同时也对模型进行了检验和改进。
     
    领导该研究的利兹大学数学学院博士丹尼尔·里德说，这一突破将给专家带来一本高技术“菜谱”，让他们能按照自己的心意，生产调配出特殊性质和用途的完美塑料，并提高人们对塑料的回收利用能力。这对工业和环境都有巨大的利益。
     
    另一位研究领导人、利兹大学前任教授汤姆·麦克利什说：“经过多年的试验，在各种化学方法 中仅有少数能带来有用的产品。新研究为工业制造提供了一个工具包，能更快、更有效地带来新型材料以满足市场需求。开发新塑料过程中的‘试验与失败’阶段现 在已经被超越了。只要在计算机编码中改变两三个数字，我们就能调整所有预测，生成一种新的生物高分子材料。”
     
    参与相关项目的工业界代表伊恩·罗宾逊博士说：“这种方法让人们所看到的，就好比解开了塑料的DNA（脱氧核糖核酸）密码。”（来源：科技日报 常丽君）
     
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