Modeling of thin polymer films

Resumen

Aquest treball es centra en l’estudi de dos sistemes diferents de films polimèrics. En primer lloc, s’analitza experimentalment la resposta viscoelàstica dels films polimèrics multicapa (sandvitxos) de polietilè lineal de baixa densitat (LLDPE) i etilen-vinil-alcohol (EVOH). A partir de les dades experimentals es troba que la resposta mecànica dels sandvitxos estudiats es pot predir mitjançant una regla additiva utilitzant les dades dels components purs, quan aquests han estat processats en les mateixes condicions. Per tant, la resposta no depèn del gruix de les capes individuals, ni dels efectes interfacials, sinó només de la fracció volumètrica d’EVOH i LLDPE en el sistema. Es proposa addicionalment un model més mesoscòpic per la resposta viscoelàstica dels films de LLDPE i EVOH purs i els sandvitxos. Aquest es basa en el model de Maxwell Generalitzat que correspon a l’analogia mecànica de la resposta complexa del material. Mitjançant l’ajust del model a les dades experimentals podem obtenir informació sobre l’espectre dels temps de relaxació, els quals ens donen coneixement sobre l’estructura microscòpica del sistema. Finalment, el segon sistema que s’investiga és completament diferent a l’anterior. Aquest sistema consisteix en films de “diblock-copolymers” que formen esferes i que estan sotmesos a influències externes. Per l’estudi s’utilitza una implementació numèrica de la dinàmica del sistema en una xarxa que es coneix com “Cell Dynamics Simulation”. A través de les simulacions demostrem que podem obtenir formacions de dominis esfèrics altament ordenats en films prims sobre una superfície químicament decorada amb bandes paral•leles. No obstant, l’ordre de llarg abast, requerit en aplicacions nanoscòpiques, depèn de la commensurabilitat de l’estructura amb la periodicitat de les bandes i el gruix del film, i la seva adequada selecció permet tenir una disposició d’esferes hexagonal o bé quadrada, que correspondria a un empaquetament cúbic centrat (BCC).