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Polymer molecular modeling at integrated length/time scales

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De nouveaux polymères non linéaires

Dans le cadre du projet PMILS, une méthodologie nouvelle a permis de produire des structures polymères ramifiées à partir d'architectures moléculaires non linéaires.

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En vue de réduire les essais expérimentaux coûteux et les erreurs au sein de l'industrie des polymères, le projet PMILS s'est attaqué au problème de la prévision fiable des propriétés macroscopiques des matériaux polymères. À cette fin, les chercheurs ont développé des outils et méthodologies appropriés pour la modélisation moléculaire des polymères sur la base des informations concernant leur constitution moléculaire et le traitement subi. L'un des résultats du projet est un algorithme Monte Carlo de pointe capable de simuler des fontes de polyéthylènes à chaîne longue affichant une architecture moléculaire linéaire et non linéaire. L'algorithme repose sur un ensemble avancé de déplacement altérant la connectivité de la chaîne et peut être utilisé pour des systèmes mono et polydispersés. Des systèmes polyéthylènes en forme de H contenant des chaînes de polyéthylène avec une ossature principale emprisonnée entre deux points de branchement, tous deux reliés à des bras pendants, ont été utilisés à des fins de test. Les résultats des tests ont permis d'obtenir de nombreuses configurations non corrélées et parfaitement équilibrées à toutes les échelles de longueur à des fins d'études dynamiques moléculaires ultérieures. En dehors des estimations rigoureuses des propriétés thermodynamiques et structurelles des polymères en forme de H, il est également apparu que l'algorithme était capable de prédire avec précision plusieurs propriétés clés, dont la friction du point de branchement, la diffusivité du centre de masse de la chaîne, le spectre des temps de relaxation et le taux de viscosité de cisaillement zéro. Le principal aspect novateur du nouveau code réside dans sa capacité à simuler les propriétés viscoélastiques de polymères portant des ramifications longues/courtes le long de leur ossature. L'algorithme devrait s'avérer extrêmement utile dans le cadre des simulations de la dynamique moléculaire non équilibrée visant à interpréter les propriétés d'écrouissage des fontes de polyéthylènes ramifiées. Il pourrait en outre permettre de prouver les performances supérieures des polymères ramifiés dans des opérations de traitement de l'écoulement fluide par rapport aux polymères linéaires.

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