Nafion Ionomer Dispersion in Mixtures of 1‐Propanol and Water Based on the Martini Coarse‐Grained Model
Nafion Ionomer Dispersion in Mixtures of 1‐Propanol and Water Based on the Martini Coarse‐Grained Model
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基于 Martini 粗粒模型的 Nafion 离聚物在 1-丙醇和水混合物中的分散
DOI：
10.1002/pol.20190101
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发表时间：
2020
影响因子：
3.4
通讯作者：
Tokumasu Takashi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mabuchi Takuya;Huang Sheng‐Feng;Tokumasu Takashi
采用粗粒分子动力学模拟研究了Nafion离聚物在1-丙醇（NPA）和水的混合物中的自组装。当离聚物链尺寸足够大时，观察到离聚物形成圆柱形束状聚集体。随着NPA含量的增加，离聚物束的尺寸减小（直径从约2.5 nm减小到约1.9 nm），这表明离聚物在较高NPA含量下倾向于更分散。模拟的结果是在很好的定量协议的离聚物束的稳定尺寸估计从我们的自由能计算以及现有的实验数据。此外，在相反的极化NPA模型，标准的nonpolarizable NPA模型显示出相反的趋势，即离聚物的大小随着NPA含量的增加，因为更高的本地化的水合氢离子在束表面，揭示了极化效应起着重要的作用，在确定的聚集行为。本研究提供了对离聚物自组装控制的深入了解，以获得用于特定目的的目标结构。© 2020 Wiley Periodicals，Inc. J.波利姆Sci.2020，58，487-499
The self‐assembly of Nafion ionomer in a mixture of 1‐propanol (NPA) and water was investigated using coarse‐grained molecular dynamics simulations. Ionomer formation into cylindrical bundle‐like aggregates is observed when the ionomer chain size is sufficiently large. The size of ionomer bundles decreases (the diameter decreased from ~2.5 to ~1.9 nm) with increasing NPA content, which indicates that the ionomers tend to be more dispersed at higher NPA content. The results of simulations are in good quantitative agreement with the stable size of an ionomer bundle estimated from our free energy calculations as well as the available experimental data. Furthermore, in contrast to the polarizable NPA model, the standard nonpolarizable NPA model shows the opposite trend that the ionomer size increases with increasing NPA content because of a higher localization of hydronium ions at the bundle surface, revealing that the polarization effect plays a significant role in determining the aggregation behaviors. The present study provides insight into the control of ionomer self‐assembly toward obtaining targeted structures for specific purposes. © 2020 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci.2020,58, 487–499
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