یافته های محققان دانشگاهی برای بهینه سازی غشاهای پلیمری
به گزارش پروژه آسان، محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر با تاکید بر دانش خود موفق به بررسی مکانیسم عبور آب، یون و سوخت در شبکه پلی الکترولیتی به منظور بهینه سازی غشاهای پلیمری تبادلگر یونی با استفاده از ابزار شبیه سازی دینامیک مولکولی شدند.
به گزارش پروژه آسان به نقل از ایسنا، محمد جعفررضایانی، دانش آموخته مقطع دکتری و مجری طرح «شبیه سازی دینامیک مولکولی نفوذ آب در شبکه های پلی الکترولیتی: اثر گروههای آب دوست و آب گریز» که آنرا با راهنمایی دکتر فرهاد شریف و دکتر حسام مکّی و مشاوره دکتر رولاند نتز انجام داده است، اظهار داشت: کمبود یک مطالعه جامع از بررسی فرآیند اصلی نفوذ کوچک مولکول ها مانند آب، یون و سوخت (عموماً متانول) درون سامانه های پلی الکترولیتی (غشاهای تبادلگر یونی) مورد استفاده در پیل های سوختی و غشاهای تصفیه کننده آب و همینطور پارامترهای ساختاری شبکه پلی الکترولیت بر این فرآیند ما را بر آن داشت تا به مطالعه دقیق تر در این عرصه بپردازیم.
وی افزود: دلیل اصلی این کمبود ناتوانی دستگاههای آزمایشگاهی در مشاهده جزئیات فرآیند نفوذ و تاثیر پارامترهای ساختاری شبکه پلی الکترولیت بر فرآیند نفوذ در مقیاس مولکولی است که با استفاده از ابزار شبیه سازی دینامیک مولکولی پارامترهای مؤثر بر این فرآیند، همچون تاثیر پارامترهای ساختاری شبکه پلی الکترولیت بر فرآیند نفوذ با دقت مولکولی مورد بررسی قرار گرفت.
وی با اشاره به اینکه ابزار شبیه سازی دینامیک مولکولی به بررسی فرایندهای مختلف فیزیکی و شیمیایی در مقیاس مولکولی می پردازد، اظهار داشت: با شناخت پارامترهای تأثیرگذار بر فرآیند نفوذ در مقیاس مولکولی یا میکروسکپیک میتوان رفتار سیستم را در مقیاس بزرگ یا ماکروسکپیک پیش بینی نمود.
وی افزود: در این تحقیق، علاوه بر نحوه تشکیل کانال های آبی و بررسی پارامترهای ساختاری تاثیر گذار بر فرآیند نفوذ کوچک مولکول های مذکور، توانستیم یک رابطه کمّی بین پارامترهای اصلی ساختاری شبکه پلی الکترولیت تعیین کننده رفتار نفوذ و ضریب نفوذ کوچک مولکول ها با استفاده از ابزار شبیه سازی دینامیک مولکولی عرضه دهیم که به نوبه خود گام بسیار مهم و ایده بسیار جدید در بررسی رفتار نفوذی درون پلی الکترولیت های تبادل یونی هست.
به قول محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر، جهت بررسی یک فرآیند با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی و بعنوان نخستین چالش نیاز است تا ثابت نماییم نتایج حاصل از شبیه سازی دینامیک مولکولی نتایج قابل اعتمادی است. به این منظور، احتیاج به معرفی دقیق سامانه های پلیمری مورد مطالعه به نرم افزار شبیه سازی و همینطور مقایسه بعضی از داده های شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی مانند دانسیته است.
وی افزود: به علت جدید بودن مبحث مورد مطالعه و نبود مطالعات شبیه سازی پلی الکترولیت های مذکور محاسبات بسیار زیادی برای پارامتریزه کردن ساختارها انجام شد که در واقع پیچیدگی اصلی این پژوهش بود و زمان بسیار زیادی را به خود اختصاص داد.
به نقل از دانشگاه امیرکبیر، وی اظهار داشت: استفاده از غشاهای تبادل یونی در صنایعی مانند تولید پیل های سوختی، غشاهای تصفیه آب و صنایع غذایی کاربرد فراوانی دارد. از یک طرف، به علت هزینه بسیار پایین تر ابزار شبیه سازی دینامیک مولکولی در مقایسه با روش های آزمایشگاهی و از سویی دیگر قابلیت مشاهده فرآیند در مقیاس مولکولی توسط این ابزار که توسط هیچ دستگاه آزمایشگاهی قابل مشاهده نیست، روش شبیه سازی دینامیک مولکولی به یک ابزار استثنائی برای انجام پروژه های در ارتباط با فرآیند نفوذ و مطالعات مشابه تبدیل گشته است.
وی ضمن اشاره به کاربردهای پروژه اظهار داشت: کاربردهای این مطالعه بهینه سازی غشاهای پلیمری همچون پلی الکترولیت ها به منظور بهبود انتخاب پذیری آن برای عبور کوچک مولکول ها است. منظور از انتخاب پذیری قابلیت عبورپذیری جزء دلخواه بدون عبوردهی اجزای بی اهمیت است. بعنوان مثال، در بحث پیل های سوختی هدف اصلی ما عبوردهی بالای یون و پیشگیری از عبور سوخت است که معمولا سوخت مورد استفاده در پیل های سوختی متانول است.
منبع: ezproject.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب