دفاعیه دکترا در دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز

مهندس سجاد رسولی  دانشجوی دوره دکتری مهندسی‌شیمی، به صورت مجازی در ساعت ۱۰:۳۰ روز یکشنبه ۱۹ دیماه  ۱۴۰۰، از رساله خود با عنوان « شبیه سازی دینامیک مولکولی کوپلیمر همپیوسته گرای دمایی (Thermo-associating) جهت مطالعه ساختار شبکه ای در محیط آبی »با راهنمایی دکتر محمدرضا مقبلی و  دکتر سید مجید هاشمیان زاده   دفاع خواهد نمود.

چکیده
در سالهای اخیر دانشمندان علم پلیمر در تلاش بودند تا با استفاده از پلیمرهای همپیوسته گرا (Associating) خواص رئولوژیکی سامانههای آبی را تحت کنترل خود درآورند. با وجود تعدد ساختارهای ارایه شده، ساختار مبتنی بر تشکیل یک شبکه فیزیکی، از موثرترین ساختارهای همپیوسته گرا است که در غلظتهای بسیار کم حل شوندهی پلیمری،
خواص رئولوژیکی سامانهی پایه آبی را به شدت تحت تاثیر قرار میدهد. در این رساله، کوپلیمر سهبلوکی همپیوسته گرای ایی جدیدی جهت ایجاد ساختار شبکهای فیزیکی کارآمد در محیط آبی به وسیله شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. بدین منظور، ابتدا مناسبترین پلیمر آبدوست پلیآکریلآمید ) PAM ( و وابسته به دمای) -N ایزوپروپیلآکریلآمید( ) PNIPAm ( به ترتیب برای بلوک میانی و دو بلوک انتهایی از طریق ارزیابی رفتارهای مولکولی و بینسطحی پلیمرهای مختلف در محیط آبی انتخاب شدند. در این راستا، ابتدا به منظور درک عمیقتر رفتارشیمی فیزیکی بلوکهای وابسته به دما، اثر عامل دما و طول زنجیر بر رفتار زنجیر مجزا PNIPAm در آب مورد بررسی ار گرفت. نتایج شبیه سازی نشان دادند که رفتار تغییرات کانفورماسیونی حساس به دمای زنجیر تنها در بالاتر از طول بحرانی آن )شامل ۱۵ واحد تکراری( قابل مشاهده است. با این وجود، تغییرات رفتاری PNIPAm از نظر برهمکنشی به
هنگام گذر از دمای انتقال محاسبه شده ) ۶ / ۳۰۲ کلوین( مستقل از طول آن است. در ادامه کوپلیمر سهبلوکی پیشنهادی IPAm-b-PAM-b-PNIPAm در درصدهای مختلف از بلوکهای انتهایی ۸ ، ۱۶ و ۳۲ % تهیه شدند تا تاثیر بلوکهابر رفتار وابستگی دمایی یکدیگر در محیط آبی مورد بررسی قرار گیرد. نتایج بررسیهای ابعادی، برهمکنشی و بینسطحی وکهای کوپلیمر در آب نشان دادند، کوپلیمری با نسبت مولی ۱۹ / ۰PNIPAm/PAM= رفتار همپیوستهگرای دمایی را به خوبی در آب نشان میدهد. البته، اتصال بلوکها به یکدیگر منجر به انتقال حدود ۱۰ کلوین دمای گذار به مقادیر بیشتر شد. در انتها با استفاده از کوپلیمر فوق الذکر، تشکیل ساختار شبکهای در محیط آب به وسیله ی شبیه سازی دانت دینامیک ذرات اتلافی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی نشان دادند در دماهای کمتر از دمای گذار
بلوکهای انتهایی، زنجیرهای کوپلیمر در آب محلول هستند، در حالی که افزایش بیشتر دما سبب تجمعاتی از آنها
میشود. مطابق نتایج بدست آمده از شبیه سازی، در غلظت g/L ۰۷۸ / ۱ از کوپلیمر، افزایش دما سبب تجمع زنجیرهای
کوپلیمری و کاهش حدود ۳۰ % گرانروی سامانه از طریق تشکیل ساختارهای مایسلی گردید. در مقابل، در غلظت g/L
۱۵۷ / ۲ از کوپلیمر، افزایش دما منجر به تشکیل ساختار شبکهای فیزیکی و هم پیوسته گرا در محیط آبی شد. مطابق
محاسبات گرانروی سامانه، با تشکیل ساختار شبکهای و همپیوسته گرای زنجیرها در آب، گرانروی نسبی به بیش از ۴۰
افزایش یافت. اگر چه رفتار مشابهی در نتایج آزمایشگاهی سایر محققان در نتیجه استفاده از کوپلیمرهای پیوندی
آمفیفیلیک نیز مشاهده شده است، اما کوپلیمرهای بلوکی طراحی شده در این تحقیق از قابلیتهای بسیاری نسبت به
گونه های پیوندی داراست. از جمله این قابلیتها کاهش ۳۰ درصدی غلظت پلیمر مصرفی و خاصیت همپیوسته گرای
دمایی را میتوان نام برد که سبب میشود تا کوپلیمر مذکور کاندید جذابی جهت استفاده به عنوان تغلیظ کننده در صنایع
رنگ، پوشش، غذایی، نفت، پزشکی و غیره شود .
کلمات کلیدی: شبیه سازی دینامیک مولکولی ) MD (، کوپلیمر سهبلوک همپیوسته گرای دمایی، پلی) -N ایزوپروپیل-
آکریلآمید( ) PNIPAm (، پلیآکریلآمید ) PAM (، پلی) N ، N -دیاتیلآکریلآمید( PDEA ، دمای انتقال مارپیچ