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Title Page
개요
Abstract
Contents
Chapter 1. Translation and Rotational Diffusion of a Single Nanorod in Polymer Melts 12
1.1. Introduction 12
1.2. Model and Simulation Method 14
1.2.1. Molecular Model 14
1.2.2. Simulation Method 16
1.3. Results and Discussion 20
1.3.1. Entanglement between polymer and a nanorod 20
1.3.2. The diffusion behavior of rotation and translation 25
1.3.3. The rotational and translational relaxation time 26
1.3.4. Anisotropic diffusion 30
1.3.5. Entanglement between polymer and two nanorod 30
1.4. Summary and Conclusions 34
1.5. References 35
Chapter 2. Appendix 39
2.1. Potential of mean force 39
2.2. Umbrella sampling 39
2.3. Weighted Histogram Analysis Method (WHAM) 42
2.4. References 48
Figure 1.1. A snapshot of the mixture of a rod and polymers. The polymer length is 32 (red) and a single nanorod length is 20 (yellow). The unentangled polymers is black 16
Figure 1.2. (a) The persistence length of rod at N ＝ 32. The persistence length increases with the stiffness of a nanorod. (b) The mean square end-to-end distance of a nanorod at... 18
Figure 1.3. The radial distribution function of nanorod with polymer length at Kb ＝ 20. When specific distance is 1.5σ, the monomers of polymer can exist about three(이미지참조) 20
Figure 1.4. The scheme of winding number calculation when polymer wrap a nanorod. The winding number calculated using the difference of angle between two monomers of polymer... 21
Figure 1.5. The schemetic figure of winding. If the winding number is 1, the polymer winds around to a nanorod completely look like third picture. And if the winding number is 0, the... 22
Figure 1.6. The probability that the polymer having W larger than 0.5 does exist when polymer that wrap (a) with N at Kb ＝ 20 (b) with Kb at N ＝ 64. The probability increases...(이미지참조) 23
Figure 1.7. (a) The probability that the sum of polymer having W for whole nanorod. (b) The probability that the sum of polymer having W larger than 0.5 for whole nanorod. The... 24
Figure 1.8. (The diffusion coefficient of a nanorod at Kb ＝ 20. The diffusion coefficient of a nanorod decreases as the polymer length increases(이미지참조) 26
Figure 1.9. (a) The mean square displacement of rod at Kb ＝ 20. The translation motion of a nanorod increases as the polymer length decreases. (b) The time correlation function...(이미지참조) 27
Figure 1.10. (a) The mean square displacement of rod at N ＝ 32. The translation motion of a nanorod increases as the stiffness of nanorod decreases. (b) The time correlation function... 28
Figure 1.11. The relaxation time of rotation and translation for a rod at Kb ＝ 20. The difference of between the rotational relaxation time and translational relaxation time is large...(이미지참조) 29
Figure 1.12. (a) The directionality of a rod at Kb ＝ 20. The directionality increases as the polymer length increases. (b) The directionality of a rod at N ＝ 32. The direactionallity...(이미지참조) 31
Figure 1.13. A snapshot of the mixture of two rod and polymers. The polymer length is 64 (red) and a two nanorod length is 21 (yellow). The unentangled polymers is black 32
Figure 1.14. The number of polymer that wrap two nanorod. (a) The number of polymer that wrap a nanorod. (b) The number of polymer that wrap a nanorod at the same time 34
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고분자 나노 복합체는 고분자와 나노 입자를 결합시킨 물질로써 높은 전기전도도와 강성을 가지고 있기 때문에 각광받고 있으며, 중요한 연구 분야이다. 고분자 나노 복합체의 물성을 향상 시키기 위해서 고분자와 나노 입자의 분산이 중요한 요소로 작용하고 있다. 고분자 나노 복합체에서 고분자를 분산시키기 위해서 분산제를 넣는 연구가 많이 연구되어 왔다. 최근에는 나노 입자를 넣었을 때, 고분자를 분산시키고, 나노 입자의 특성까지 적용된 고분자 나노 복합체를 만들 수 있기 때문에 나노 입자를 넣은 고분자 나노 복합체에 대한 연구는 중요한 분야이다.
고분자 나노 복합체에서 나노 입자의 확산은 Stokes-Einstein 관계식과 Stokes-Einstein-Debye 관계식에 의해서 고분자의 점성도와 나노 입자의 크기, 온도에 의해서 결정된다. 구형의 나노 입자보다 막대기 모양의 나노 입자를 넣을 경우, 보다 더 많은 물성의 향상을 야기한다. 하지만, 막대기 모양의 나노 입자의 확산현상에 대한 연구가 상대적으로 부족한 상황이다. 이러한 이유 때문에 막대기 모양의 나노 입자의 확산에 관한 연구를 분자 동역학 시뮬레이션을 이용하여 진행하였다.
막대기 모양의 나노 입자의 길이가 길어질수록 고분자가 긴 막대기 모양의 나노 입자를 감는 등의 복잡한 상호작용이 있다. 만약 고분자가 막대기 모양의 나노 입자를 감는다면, 나노 입자의 확산은 방향성을 가지고 확산을 할 것이다. 본 연구를 통해서 고분자가 막대기 모양의 나노 입자를 감고 있는지, 막대기 모양의 나노 입자가 방향성을 가지고 확산을 하는지 등 막대기 모양의 나노 입자의 다양한 확산 운동에 대해 고분자 길이와 나노 입자의 뻣뻣함에 변화를 주어 연구를 진행 하였습니다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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