شبیه سازی دینامیک مولکولی نفوذ گاز هیدروژن و اکسیژن در پلی استایرن

در این پژوهش، ضریب نفوذ گازهای هیدروژن و اکسیژن و ضریب تراواپذیری گاز هیدروژن در پلی استایرن با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از میانگین مربع جا به جایی مرکز جرم گاز در پلی استایرن، ضریب نفوذ گازهای هیدروژن و اکسیژن در بازه گسترده دمایی 300 تا 500 کلوین محاسبه شد.  نتیجه های این پژوهش نشان داد که ضریب نفوذ محاسبه شده در توافق خوبی با داده های تجربی و نتیجه های شبیه سازی های گذشته هستند. همچنین، نظام نفوذ در دماهای بالاتر، در زمان کوتاه تری در مقایسه با دماهای پایین برقرار می شود. نتیجه های مربوط به وابستگی دمایی ضریب نفوذ، نشان دهنده وابستگی خطی در نمودار  لگاریتم طبیعی ضریب نفوذ در مقابل وارون دما در کل بازه دمایی مطالعه شده می باشد. از وابستگی دمایی ضریب نفوذ، انرژی فعال سازی نفوذ مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین نتیجه های ضریب تراواپذیری محاسبه شده نشان دهنده توافق  بهتر نتیجه های این پژوهش با داده های تجربی در مقایسه با شبیه سازی های پیشین می باشد. بررسی تابع توزیع شعاعی بین گاز نفوذی و بخش های گوناگون زنجیره پلیمری در دماهای متفاوت نشان می دهد که مولکول های گاز در فاصله کم تری از گروه فنیل در مقایسه با گروه آلیفاتیکی قرار می گیرند. همچنین مقایسه رفتار گاز اکسیژن و هیدروژن در مجاورت زنجیره پلیمری، نشان می دهد که گاز هیدروژن در مقایسه با گاز اکسیژن به دلیل اندازه کوچک تر در فاصله نزدیک تری نسبت به زنجیره پلیمری قرار می گیرد ولی  برهمکنش ضعیف تری  با زنجیره پلیمری دارد.