به نقل از «ایران اکونومیست»

یافته‌های محققان دانشگاهی برای بهینه‌سازی غشاهای پلیمری

تاریخ انتشار: ۴ آذر ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۱۵۹۱۲۰

محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر با تکیه بر دانش خود موفق به بررسی مکانیسم عبور آب، یون و سوخت در شبکه پلی الکترولیتی به منظور بهینه‌سازی غشاهای پلیمری تبادلگر یونی با استفاده از ابزار شبیه‌سازی دینامیک مولکولی شدند.

به گزارش ایران اکونومیست، محمد جعفررضایانی، دانش‌آموخته مقطع دکتری و مجری طرح «شبیه‌سازی دینامیک مولکولی نفوذ آب در شبکه‌های پلی الکترولیتی: اثر گروه‌های آب‌دوست و آب‌گریز» که آن را با راهنمایی دکتر فرهاد شریف و دکتر حسام مکّی و مشاوره دکتر رولاند نتز انجام داده است، گفت: کمبود یک مطالعه جامع از بررسی فرایند اصلی نفوذ کوچک مولکول‌ها مانند آب، یون و سوخت (عموماً متانول) درون سامانه‌های پلی الکترولیتی (غشاهای تبادلگر یونی) مورد استفاده در پیل‌های سوختی و غشاهای تصفیه کننده آب و همچنین پارامترهای ساختاری شبکه پلی الکترولیت بر این فرایند ما را بر آن داشت تا به مطالعه دقیق‌تر در این حوزه بپردازیم.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

 

وی ادامه داد: دلیل اصلی این کمبود ناتوانی دستگاه‌های آزمایشگاهی در مشاهده جزئیات فرایند نفوذ و تأثیر پارامترهای ساختاری شبکه پلی الکترولیت بر فرایند نفوذ در مقیاس مولکولی است که با استفاده از ابزار شبیه‌سازی دینامیک مولکولی پارامترهای مؤثر بر این فرایند، از جمله تأثیر پارامترهای ساختاری شبکه پلی الکترولیت بر فرایند نفوذ با دقت مولکولی مورد بررسی قرار گرفت.

وی با بیان اینکه ابزار شبیه‌سازی دینامیک مولکولی به بررسی فرایندهای مختلف فیزیکی و شیمیایی در مقیاس مولکولی می‌پردازد، گفت: با شناخت پارامترهای تأثیرگذار بر فرایند نفوذ در مقیاس مولکولی یا میکروسکپیک می‌توان رفتار سیستم را در مقیاس بزرگ یا ماکروسکپیک پیش‌بینی کرد.

وی ادامه داد: در این تحقیق، علاوه بر نحوه تشکیل کانال‌های آبی و بررسی پارامترهای ساختاری تأثیر گذار بر فرایند نفوذ کوچک مولکول‌های مذکور، توانستیم یک رابطه کمّی بین پارامترهای اصلی ساختاری شبکه پلی الکترولیت تعیین کننده رفتار نفوذ و ضریب نفوذ کوچک مولکول‌ها با استفاده از ابزار شبیه سازی دینامیک مولکولی ارائه دهیم که به نوبه خود گام بسیار مهم و ایده بسیار جدید در بررسی رفتار نفوذی درون پلی الکترولیت‌های تبادل یونی هست.

به گفته محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر، برای بررسی یک فرایند با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی و به عنوان اولین چالش نیاز است تا ثابت کنیم نتایج حاصل از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی نتایج قابل اعتمادی است. به این منظور، نیاز به معرفی دقیق سامانه‌های پلیمری مورد مطالعه به نرم‌افزار شبیه‌سازی و همچنین مقایسه برخی از داده‌های شبیه‌سازی با داده‌های آزمایشگاهی مانند دانسیته است.

وی ادامه داد: به دلیل جدید بودن موضوع مورد مطالعه و نبود مطالعات شبیه‌سازی پلی الکترولیت‌های مذکور محاسبات بسیار زیادی برای پارامتریزه کردن ساختارها انجام شد که در حقیقت پیچیدگی اصلی این پژوهش بود و زمان بسیار زیادی را به خود اختصاص داد.

به نقل از دانشگاه امیرکبیر، وی گفت: استفاده از غشاهای تبادل یونی در صنایعی مانند تولید پیل‌های سوختی، غشاهای تصفیه آب و صنایع غذایی کاربرد فراوانی دارد. از یک طرف، به دلیل هزینه بسیار پایین‌تر ابزار شبیه‌سازی دینامیک مولکولی در مقایسه با روش‌های آزمایشگاهی و از طرفی دیگر قابلیت مشاهده فرایند در مقیاس مولکولی توسط این ابزار که توسط هیچ دستگاه آزمایشگاهی قابل مشاهده نیست، روش شبیه‌سازی دینامیک مولکولی به یک ابزار استثنائی برای انجام پروژه‌های مربوط به فرایند نفوذ و مطالعات مشابه تبدیل شده است.

وی با اشاره به کاربردهای پروژه گفت: کاربردهای این مطالعه بهینه‌سازی غشاهای پلیمری از جمله پلی الکترولیت‌ها به منظور بهبود انتخاب‌پذیری آن برای عبور کوچک مولکول‌ها است. منظور از انتخاب‌پذیری قابلیت عبورپذیری جزء دلخواه بدون عبوردهی اجزای بی‌اهمیت است. به عنوان مثال، در بحث پیل‌های سوختی هدف اصلی ما عبوردهی بالای یون و جلوگیری از عبور سوخت است که معمولاً سوخت مورد استفاده در پیل‌های سوختی متانول است.
 

 

منبع: خبرگزاری ایسنا

منبع: ایران اکونومیست

کلیدواژه: مقیاس مولکولی کوچک مولکول ها پیل های سوختی

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت iraneconomist.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایران اکونومیست» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۱۵۹۱۲۰ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

آیا عنکبوت‌های غول‌پیکر در مریخ وجود دارند؟

ایتنا - آژانس فضایی اروپا عکسی را منتشر کرد که توسط فضاپیمای مارس اکسپرس گرفته شده و نشان می‌دهد آثار واضحی از پدیده «عنکبوت» در سراسر منطقه قطبی جنوبی مریخ پخش شده است.
حقیقت این است که آن‌ها چیزی نیستند که در تصویر دیده می‌شوند، بلکه این طیف‌ها زمانی تشکیل می‌شوند که نور خورشید بهاری بر روی لایه‌های دی‌اکسیدکربن رسوب‌شده در ماه‌های تاریک زمستانی می‌افتد.

آژانس فضایی اروپا در وب‌سایت خود توضیح می‌دهد: نور خورشید باعث می‌شود یخ دی‌اکسیدکربن در پایین لایه به گاز تبدیل شود، که شکل فواره‌های بلند، قبل از اینکه دوباره بیفتد و روی پشت‌بام بنشیند، انباشته شده و به یخ بالایی نفوذ می‌کند.

این باعث ایجاد لکه‌های تاریک با عرض ۴۵ متر تا ۱ کیلومتر می‌شود. همین فرآیند الگوهای متمایز «عنکبوت شکل» را ایجاد می‌کند که در زیر یخ حک شده‌اند.

 
نقاط تاریکی را می‌توان در حومه بخشی از مریخ به نام شهر اینکاها مشاهده کرد. دلیل این نام این است که «شبکه خطی و تقریباً هندسی تپه‌ها» یادآور خرابه‌های اینکاها است.

شهر اینکاها که رسما با نام Angustus Labyrinthus شناخته می‌شود، در سال ۱۹۷۲ میلادی توسط کاوشگر مارینر ۹ ناسا کشف شد.

آژانس می‌گوید: «ما هنوز مطمئن نیستیم که شهر اینکاها دقیقاً چگونه شکل گرفته است. تپه‌های ماسه‌ای ممکن است در طول زمان به سنگ تبدیل شوند. شاید مواد از میان ورقه‌های شکسته سنگ مریخ نفوذ کرده باشند و یا تپه‌ها ممکن است ساختارهای دندانه‌دار مرتبط با یخچال‌های طبیعی باشند.