Simulación de nanocompositos termoplásticos por un nuevo protocolo de templado molecular

Abstract

Los nanocompositos son materiales compuestos que han demostrado ser prometedores. Por ejemplo, si se adiciona menos de 5 % en peso de nanotubos de carbono a resinas epóxicas, se observa una mejora de la tenacidad a la fractura en 23 % sin la variación significativa de otras propiedades mecánicas [1, 2]. A pesar de los diversos estudios experimentales, aún no hay un completo entendimiento y descripción de las interacciones que ocurren a nivel atómico. Estudios computacionales han intentado proveer una descripción atómica; sin embargo, el modelamiento de sistemas poliméricos compactos a gran escala es un reto. En especial, si se las cadenas poliméricas son largas (100 o más residuos). En este trabajo presentamos un nuevo protocolo computacional basado en simulaciones de dinámica molecular, que ha sido usado para crear modelos de nanocompositos con cadenas largas de polímero. El análisis de las simulaciones mostró la cristalización de polímero al interior de los nanotubos de carbono. Debido a la poca información sobre las interacciones al interior de los nanotubos, estos resultados son útiles para futuras síntesis de nanocompositos.

Nanocomposites of polymers and carbon nanotubes are promising materials. For instance, if less than 5 % in weight of carbon nanotube is added to epoxic resin, there is an enhancement in the fracture toughness by 23 % without a significant variation of other mechanical properties [1, 2]. Even though there have been several experimental studies, there is not a complete understanding and description of interactions at the atomic level. Computational studies have tried to provide atomic descriptions; however, the simulation of compact polymeric systems at large scale is challenging. Specially, if the polymer chains are large (100 or more residues). In this work we report a new computational protocol based on molecular dynamics simulations, which has been used to build nanocomposites with longchain polymers. The analysis of the simulations showed polymer crystallization at the nanotube lumen. Due to the lack of information regarding the interactions polymernanotube, these results are useful for nanocomposite syntheses.