شبیه سازی دینامیک مولکولی نفوذ گاز هیدروژن و اکسیژن در پلی استایرن

در این پژوهش، ضریب نفوذ گازهای هیدروژن و اکسیژن و ضریب تراواپذیری گاز هیدروژن در پلی استایرن با استفاده از شبیه­ سازی دینامیک مولکولی مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از میانگین مربع جا به­ جایی مرکز جرم گاز در پلی استایرن، ضریب نفوذ گازهای هیدروژن و اکسیژن در بازه گسترده دمایی ۳۰۰ تا ۵۰۰ کلوین محاسبه شد.  نتیجه­ های این پژوهش نشان داد که ضریب نفوذ محاسبه شده در توافق خوبی با داده­ های تجربی و نتیجه­ های شبیه سازی­ های گذشته هستند. همچنین، نظام نفوذ در دماهای بالاتر، در زمان کوتاه­ تری در مقایسه با دماهای پایین برقرار می شود. نتیجه­ های مربوط به وابستگی دمایی ضریب نفوذ، نشان دهنده وابستگی خطی در نمودار  لگاریتم طبیعی ضریب نفوذ در مقابل وارون دما در کل بازه دمایی مطالعه شده می­ باشد. از وابستگی دمایی ضریب نفوذ، انرژی فعال­ سازی نفوذ مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین نتیجه ­های ضریب تراواپذیری محاسبه شده نشان دهنده توافق بهتر نتیجه­ های این پژوهش با داده ­های تجربی در مقایسه با شبیه سازی­ های پیشین می ­باشد. بررسی تابع توزیع شعاعی بین گاز نفوذی و بخش ­های گوناگون زنجیره پلیمری در دماهای متفاوت نشان می­ دهد که مولکول­ های گاز در فاصله کم­ تری از گروه فنیل در مقایسه با گروه آلیفاتیکی قرار می­ گیرند. همچنین مقایسه رفتار گاز اکسیژن و هیدروژن در مجاورت زنجیره پلیمری، نشان می­ دهد که گاز هیدروژن در مقایسه با گاز اکسیژن به دلیل اندازه  در فاصله نزدیک­ تری نسبت به زنجیره پلیمری قرار می­ گیرد ولی  برهمکنش ضعیف ­تری با زنجیره پلیمری دارد.

کلیدواژه ها:

پلی استایرن ، شبیه سازی دینامیک مولکولی ، ضریب تراواپذیری ، ضریب نفوذ