Salamat sa pagbisita sa nature.com. Ang bersyon sang browser nga imo ginagamit may limitado nga suporta sa CSS. Para sa pinakamaayo nga eksperyensya, ginarekomendar namon ang paggamit sang pinakabag-o nga bersyon sang browser (ukon ang pagpatay sang compatibility mode sa Internet Explorer). Dugang pa, agud masiguro ang padayon nga suporta, ini nga site indi maglakip sang mga estilo ukon JavaScript.
Bangod sang bugana nga manggad sang sodium, ang mga baterya nga sodium-ion (NIBs) nagarepresentar sang isa ka maayo nga alternatibo nga solusyon para sa pagtipig sang enerhiya sang electrochemical. Sa karon, ang panguna nga upang sa pag-uswag sang teknolohiya sang NIB amo ang kakulang sang mga materyales sang electrode nga makabalikid sa pagtipig/pagpaguwa sang mga ion sang sodium sa malawig nga tion. Gani, ang katuyuan sini nga pagtuon amo ang teoretikal nga pag-usisa sang epekto sang pagdugang sang gliserol sa polyvinyl alcohol (PVA) kag sodium alginate (NaAlg) nga mga sinagol bilang mga materyales sang NIB electrode. Ini nga pagtuon nagasentro sa electronic, thermal, kag quantitative structure-activity relationship (QSAR) descriptors sang polymer electrolytes base sa PVA, sodium alginate, kag glycerol blends. Ini nga mga kinaiya ginausisa gamit ang semi-empirical nga mga pamaagi kag density functional theory (DFT). Sanglit ang pag-analisar sang istruktura nagpakita sang mga detalye sang mga interaksiyon sa tunga sang PVA/alginate kag glycerol, ang enerhiya sang band gap (Eg) gin-usisa. Ang mga resulta nagapakita nga ang pagdugang sang glycerol nagaresulta sa pagnubo sang bili sang Eg sa 0.2814 eV. Ang molecular electrostatic potential surface (MESP) nagapakita sang distribusyon sang mga rehiyon nga bugana sa electron kag pigado sa electron kag mga karga sang molekula sa bug-os nga sistema sang electrolyte. Ang mga thermal parameters nga gintun-an nagalakip sang enthalpy (H), entropy (ΔS), heat capacity (Cp), Gibbs free energy (G) kag heat of formation. Dugang pa, pila ka mga quantitative structure-activity relationship (QSAR) descriptors pareho sang total dipole moment (TDM), total energy (E), ionization potential (IP), Log P kag polarizability ang gin-usisa sa sini nga pagtuon. Ang mga resulta nagpakita nga ang H, ΔS, Cp, G kag TDM nagtaas sa pagtaas sang temperatura kag glycerol content. Samtang, ang kainit sang pagporma, IP kag E nagnubo, nga nagpauswag sang reaktibo kag polarisability. Dugang pa, paagi sa pagdugang sang gliserol, ang boltahe sang selula nagtaas sa 2.488 V. Ang mga kalkulasyon sang DFT kag PM6 nga nabase sa epektibo nga gasto nga PVA/Na Alg nga mga electrolyte nga nakabase sa gliserol nagapakita nga mahimo nila nga islan ang mga baterya nga lithium-ion bangod sang ila multifunctionality, apang kinahanglan ang dugang nga mga pag-uswag kag pagpanalawsaw.
Bisan pa ang mga baterya nga lithium-ion (LIBs) lapnag nga ginagamit, ang ila aplikasyon nagaatubang sang madamo nga mga limitasyon bangod sang ila malip-ot nga siklo sang kabuhi, mataas nga gasto, kag mga kabalaka sa kaluwasan. Ang mga baterya nga sodium-ion (SIBs) mahimo nga mangin isa ka maayo nga alternatibo sa mga LIBs bangod sang ila malapad nga pagkatigayon, manubo nga gasto, kag indi makahililo nga elemento sang sodium. Ang mga baterya nga sodium-ion (SIBs) nangin isa ka labi ka importante nga sistema sa pagtipig sang enerhiya para sa mga electrochemical devices1. Ang mga baterya nga sodium-ion nagasalig sing daku sa mga electrolyte agod mapadali ang transportasyon sang ion kag makahimo sing koryente2,3. Ang mga likido nga electrolyte ginabug-usan sang metal salts kag organic solvents. Ang praktikal nga mga aplikasyon nagakinahanglan sang maid-id nga pagbinagbinag sang kaluwasan sang likido nga mga electrolyte, ilabi na kon ang baterya ginapaidalom sa thermal ukon electrical stress4.
Ang mga baterya nga sodium-ion (SIBs) ginalauman nga magabulos sa mga baterya nga lithium-ion sa malapit nga palaabuton bangod sang ila bugana nga reserba sa dagat, indi makahililo, kag manubo nga gasto sa materyal. Ang pagtingob sang mga nanomaterial nagpadasig sang pag-uswag sang mga gamit sa pagtipig sang datos, elektroniko, kag optikal. Ang isa ka daku nga hubon sang literatura nagpakita sang aplikasyon sang nagkalainlain nga mga nanostructures (halimbawa, metal oxides, graphene, nanotubes, kag fullerenes) sa mga baterya nga sodium-ion. Ang pagpanalawsaw nagtutok sa paghimo sang mga materyales nga anode, lakip ang mga polimer, para sa mga baterya nga sodium-ion bangod sang ila pagkamadamo sing mahimo kag pagkamainabyanon sa palibot. Ang interes sa pagpanalawsaw sa patag sang mga rechargeable polymer nga mga baterya pat-od gid nga magadugang. Ang bag-o nga mga materyales sang polymer electrode nga may pinasahi nga mga istruktura kag mga kinaiya mahimo nga magbukas sang dalan para sa mga teknolohiya sa pagtipig sang enerhiya nga indi makahalit sa palibot. Bisan pa nga ang nagkalainlain nga mga materyales sang polymer electrode gin-usisa para gamiton sa mga baterya nga sodium-ion, ini nga patag yara pa sa una nga mga hugna sang pag-uswag. Para sa mga baterya nga sodium-ion, kinahanglan nga usisaon ang dugang nga mga materyales nga polimer nga may lainlain nga mga pagsulundan sang istruktura. Base sa aton karon nga ihibalo sa mekanismo sang pagtipig sang mga ion sang sodium sa mga materyales sang polymer electrode, mahimo nga i-hypothesize nga ang mga grupo sang carbonyl, free radicals, kag heteroatoms sa conjugated system mahimo magserbe nga aktibo nga mga duog para sa interaksiyon sa mga ion sang sodium. Gani, importante gid nga maghimo sang bag-o nga mga polimer nga may mataas nga densidad sining mga aktibo nga mga duog. Ang gel polymer electrolyte (GPE) isa ka alternatibo nga teknolohiya nga nagapauswag sang pagkamasaligan sang baterya, ion conductivity, wala sing pagtulo, mataas nga pagka-flexible, kag maayo nga performance12.
Ang mga matris sang polimer nagalakip sang mga materyales pareho sang PVA kag polyethylene oxide (PEO)13. Ang gel permeable polymer (GPE) nagapahulag sang likido nga electrolyte sa polymer matrix, nga nagapanubo sang risgo sang pagtagas kon ipaanggid sa mga komersyal nga separator14. Ang PVA isa ka sintetiko nga biodegradable nga polimer. May mataas ini nga permittivity, barato kag indi makahililo. Ang materyal kilala sa iya mga kinaiya sa pagporma sang pelikula, kalig-on sa kemikal kag pagdikit. May yara man ini sang functional (OH) nga mga grupo kag mataas nga cross-linking potential density15,16,17. Ang pagtimpla sang polimer, pagdugang sang plasticizer, pagdugang sang composite kag ang mga teknik sa in situ polymerization gingamit sa pagpauswag sang konduktibidad sang PVA-based polymer electrolytes sa pagpanubo sang matrix crystallinity kag pagdugang sang pagka-flexible sang kadena18,19,20.
Ang pagtimpla isa ka importante nga pamaagi sa paghimo sang mga materyales nga polimeriko para sa mga aplikasyon sa industriya. Ang mga sinagol nga polimer masami nga ginagamit sa: (1) pagpauswag sang mga kinaiya sa pagproseso sang natural nga mga polimer sa mga aplikasyon sa industriya; (2) pauswagon ang kemikal, pisikal, kag mekanikal nga mga kinaiya sang mga materyales nga biodegradable; kag (3) magpasibu sa madasig nga pagbag-o sang panginahanglan para sa bag-o nga mga materyales sa industriya sang pagputos sang pagkaon. Indi pareho sa copolymerization, ang polymer blending isa ka manubo nga gasto nga proseso nga nagagamit sang simple nga pisikal nga mga proseso sa baylo sang komplikado nga mga proseso sa kemikal agud matigayon ang ginahandum nga mga kinaiya21. Agod makaporma sang mga homopolymer, ang nagkalainlain nga mga polimer mahimo mag-angot paagi sa mga pwersa sang dipole-dipole, mga hydrogen bonds, ukon mga charge-transfer complexes22,23. Ang mga timpla nga human sa natural kag sintetiko nga mga polimer makatingob sang maayo nga biocompatibility nga may maayo nga mga kinaiya sa mekanikal, nga nagahimo sang isa ka superyor nga materyal sa manubo nga gasto sa produksyon24,25. Gani, may daku nga interes sa paghimo sang biorelevant nga mga materyales nga polimer paagi sa pagtimpla sang sintetiko kag natural nga mga polimer. Ang PVA mahimo nga isahon sa sodium alginate (NaAlg), cellulose, chitosan kag starch26.
Ang sodium alginate isa ka natural nga polimer kag anionic polysaccharide nga ginkuha gikan sa marine brown algae. Ang sodium alginate ginabug-usan sang β-(1-4)-linked D-mannuronic acid (M) kag α-(1-4)-linked L-guluronic acid (G) nga gin-organisar sa homopolymeric nga mga porma (poly-M kag poly-G) kag heteropolymeric blocks (MG ukon GM)27. Ang kaundan kag relatibo nga ratio sang M kag G nga mga bloke may daku nga epekto sa kemikal kag pisikal nga mga kinaiya sang alginate28,29. Ang sodium alginate lapnag nga ginagamit kag ginatun-an bangod sang iya biodegradability, biocompatibility, manubo nga gasto, maayo nga mga kinaiya sa pagporma sang pelikula, kag indi makahililo. Apang, ang madamo nga hilway nga hydroxyl (OH) kag carboxylate (COO) nga mga grupo sa kadena sang alginate nagahimo sang alginate nga tuman ka hydrophilic. Apang, ang alginate may indi maayo nga mga kinaiya sa mekanikal bangod sang iya pagkamahuyang kag pagkatig-a. Gani, ang alginate mahimo nga isahon sa iban pa nga sintetiko nga mga materyales sa pagpauswag sang pagkasensitibo sa tubig kag mga mekanikal nga mga kinaiya30,31.
Antes magdesinyo sang bag-o nga mga materyales sa electrode, ang mga kalkulasyon sang DFT masami nga ginagamit sa pag-ebalwar sang pagkasarang sang paghimo sang bag-o nga mga materyales. Dugang pa, ang mga siyentipiko nagagamit sang molecular modeling sa pagkumpirma kag pagtagna sang mga resulta sang eksperimento, pagtipig sang tion, pagnubo sang kemikal nga basura, kag pagtagna sang pamatasan sang interaksiyon32. Ang pagmodelo sang molekula nangin isa ka gamhanan kag importante nga sanga sang siyensya sa madamo nga patag, lakip ang siyensya sang mga materyales, nanomateryales, computational chemistry, kag pagtukib sang bulong33,34. Gamit ang mga programa sa pagmodelo, ang mga siyentipiko direkta nga makakuha sang datos sang molekula, lakip ang enerhiya (init sang pagporma, potensyal sang ionization, enerhiya sang pagpaaktibo, kag iban pa) kag geometry (mga anggulo sang bond, kalabaon sang bond, kag mga anggulo sang torsion)35. Dugang pa, ang mga electronic properties (charge, HOMO kag LUMO band gap energy, electron affinity), spectral properties (characteristic vibrational modes and intensities like FTIR spectra), kag bulk properties (volume, diffusion, viscosity, modulus, etc.)36 mahimo nga makalkulo.
Ang LiNiPO4 nagapakita sang mga potensyal nga bentaha sa pagpaindis-indis sa lithium-ion battery positive electrode materials bangod sang iya mataas nga densidad sang enerhiya (working voltage nga mga 5.1 V). Agod magamit sing bug-os ang bentaha sang LiNiPO4 sa mataas nga boltahe nga rehiyon, ang nagatrabaho nga boltahe kinahanglan nga panubuan bangod ang karon nga naugmad nga mataas nga boltahe nga electrolyte makapabilin lamang nga medyo malig-on sa mga boltahe nga mas manubo sa 4.8 V. Zhang et al. gin-usisa ang doping sang tanan nga 3d, 4d, kag 5d transition metals sa Ni site sang LiNiPO4, ginpili ang mga doping pattern nga may maayo nga electrochemical performance, kag gin-adjust ang working voltage sang LiNiPO4 samtang ginahuptan ang relatibo nga kalig-on sang iya electrochemical performance. Ang pinakamanubo nga mga boltahe sa pagtrabaho nga ila nakuha amo ang 4.21, 3.76, kag 3.5037 para sa Ti, Nb, kag Ta-doped LiNiPO4, sa magkatuhay.
Gani, ang katuyuan sini nga pagtuon amo ang teoretikal nga pag-usisa sang epekto sang gliserol bilang isa ka plasticizer sa mga elektroniko nga mga kinaiya, mga deskriptor sang QSAR kag mga kinaiya sang init sang sistema sang PVA / NaAlg gamit ang mga kalkulasyon sang quantum mechanical para sa aplikasyon sini sa mga rechargeable ion-ion nga mga baterya. Ang mga molekular nga interaksiyon sa tunga sang modelo sang PVA/NaAlg kag glycerol gin-analisar gamit ang quantum atomic theory of molecules ni Bader (QTAIM).
Ang isa ka modelo sang molekula nga nagarepresentar sang interaksiyon sang PVA sa NaAlg kag dayon sa glycerol gin-optimize gamit ang DFT. Ang modelo ginkalkulo gamit ang Gaussian 0938 software sa Spectroscopy Department, National Research Center, Cairo, Egypt. Ang mga modelo gin-optimize gamit ang DFT sa B3LYP/6-311G(d, p) level39,40,41,42. Agod ma-verify ang interaksiyon sa tunga sang mga gintun-an nga mga modelo, ang mga pagtuon sa frequency nga ginhimo sa pareho nga lebel sang teoriya nagapakita sang kalig-on sang gin-optimize nga geometry. Ang pagkawala sang negatibo nga mga frequency sa tanan nga gin-evaluate nga mga frequency nagapakita sang gin-infer nga istruktura sa matuod nga positibo nga minima sa potensyal nga enerhiya nga nawong. Ang mga pisikal nga parametro pareho sang TDM, HOMO/LUMO band gap energy kag MESP ginkalkulo sa pareho nga quantum mechanical nga lebel sang teoriya. Dugang pa, ang pila ka mga thermal parameters pareho sang katapusan nga init sang pagporma, hilway nga enerhiya, entropy, enthalpy kag kapasidad sang init ginkalkulo gamit ang mga pormula nga ginhatag sa Table 1. Ang mga gintun-an nga mga modelo ginpaidalom sa quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) analysis agud mahibaluan ang mga interaksiyon nga nagakatabo sa mga ibabaw sang mga istruktura nga gintun-an. Ini nga mga kalkulasyon ginhimo gamit ang "output=wfn" nga sugo sa Gaussian 09 software code kag dayon gin-visualize gamit ang Avogadro software code43.
Kon sa diin ang E amo ang enerhiya sa sulod, ang P amo ang presyon, ang V amo ang kadamuon, ang Q amo ang pagbayluhanay sang init sa tunga sang sistema kag sang palibot sini, ang T amo ang temperatura, ang ΔH amo ang pagbag-o sang enthalpy, ang ΔG amo ang pagbag-o sang hilway nga enerhiya, ang ΔS amo ang pagbag-o sang entropiya, ang a kag b amo ang mga parameter sang pagtiyog, ang q amo ang atomic charge, kag ang C amo ang atomic electronity, 4545. Sa katapusan, ang amo man nga mga istruktura gin-optimize kag ang mga parameter sang QSAR ginkalkulo sa lebel sang PM6 gamit ang SCIGRESS software code46 sa Spectroscopy Department sang National Research Center sa Cairo, Egypt.
Sa amon nagligad nga trabaho47, gin-ebalwar namon ang pinakaposible nga modelo nga nagalaragway sang interaksiyon sang tatlo ka yunit sang PVA sa duha ka yunit sang NaAlg, nga ang gliserol nagahikot bilang isa ka plasticizer. Subong sang ginsambit sa ibabaw, may duha ka posibilidad para sa interaksiyon sang PVA kag NaAlg. Ang duha ka modelo, nga gindesignar nga 3PVA-2Na Alg (base sa carbon number 10) kag Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg, may pinakagamay nga energy gap value48 kon ipaanggid sa iban nga mga istruktura nga ginkonsiderar. Gani, ang epekto sang pagdugang sang Gly sa pinakaposible nga modelo sang PVA/Na Alg blend polymer gin-usisa gamit ang naulihi nga duha ka istruktura: 3PVA-(C10)2Na Alg (ginatawag nga 3PVA-2Na Alg para sa pagkasimple) kag Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg. Suno sa literatura, ang PVA, NaAlg kag glycerol makaporma lamang sang mahuyang nga mga hydrogen bonds sa tunga sang mga hydroxyl functional groups. Sanglit ang PVA trimer kag ang NaAlg kag glycerol dimer nagaunod sang pila ka mga grupo sang OH, ang pagkontak mahimo nga matigayon paagi sa isa sang mga grupo sang OH. Ang Figure 1 nagapakita sang interaksiyon sa tunga sang modelo nga molekula sang glycerol kag ang modelo nga molekula nga 3PVA-2Na Alg, kag ang Figure 2 nagapakita sang gintukod nga modelo sang interaksiyon sa tunga sang modelo nga molekula nga Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg kag nagkalainlain nga konsentrasyon sang gliserol.
Gin-optimize nga mga istruktura: (a) Gly kag 3PVA − 2Na Alg nagapakig-angot sa (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, kag (f) 5 Gly.
Gin-optimize nga mga istruktura sang Term 1Na Alg- 3PVA –Mid 1Na Alg nga nagapakig-angot sa (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, kag (f) 6 Gly.
Ang electron band gap energy isa ka importante nga parameter nga dapat binagbinagon kon ginatun-an ang reaktibo sang bisan ano nga materyal sang electrode. Bangod ginalaragway sini ang pamatasan sang mga electron kon ang materyal ginapaidalom sa mga pagbag-o sa guwa. Gani, kinahanglan nga bantayan ang mga enerhiya sang electron band gap sang HOMO/LUMO para sa tanan nga mga istruktura nga gintun-an. Ang Table 2 nagapakita sang mga pagbag-o sa HOMO/LUMO nga mga enerhiya sang 3PVA-(C10)2Na Alg kag Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg bangod sang pagdugang sang glycerol. Suno sa ref47, ang Eg nga balor sang 3PVA-(C10)2Na Alg amo ang 0.2908 eV, samtang ang Eg nga balor sang istruktura nga nagapakita sang posibilidad sang ikaduha nga interaksiyon (ie, Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg) amo ang 0.5706 eV.
Apang, natukiban nga ang pagdugang sang glycerol nagresulta sa gamay nga pagbag-o sa Eg value sang 3PVA-(C10)2Na Alg. Sang ang 3PVA-(C10)2NaAlg nakig-angot sa 1, 2, 3, 4 kag 5 ka mga yunit sang gliserol, ang mga balor sang Eg sini nangin 0.302, 0.299, 0.308, 0.289 kag 0.281 eV, sa magkatuhay. Apang, may isa ka mapuslanon nga panan-awan nga pagkatapos sang pagdugang sang 3 ka yunit sang gliserol, ang balor sang Eg nangin mas gamay sangsa 3PVA-(C10)2Na Alg. Ang modelo nga nagarepresentar sang interaksiyon sang 3PVA-(C10)2Na Alg nga may lima ka yunit sang gliserol amo ang pinakaposible nga modelo sang interaksiyon. Nagakahulugan ini nga samtang nagadamo ang mga yunit sang gliserol, nagadamo man ang posibilidad sang pag-angot.
Samtang, para sa ikaduha nga posibilidad sang interaksiyon, ang HOMO/LUMO nga mga enerhiya sang mga modelo nga molekula nga nagarepresentar sang Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 1Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 2Gly, Term 1Na Alg − 3Na Alg- 1Gly – 3PVA – 3PVA Alg- 1Gly, Term 1Na Alg-Na Ang Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 4Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 5Gly kag Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 6Gly nangin 1.343, 1.34 7, 0.976, 0.607, 0.048, kag V sa magkatuhay. Ang Table 2 nagapakita sang ginkalkulo nga HOMO/LUMO band gap energies para sa tanan nga mga istruktura. Dugang pa, ang amo man nga pamatasan sang mga posibilidad sang interaksiyon sang una nga grupo ginasulit diri.
Ang teoriya sang banda sa solid state physics nagasiling nga samtang ang band gap sang isa ka materyal nga electrode naganubo, ang electronic conductivity sang materyal nagadugang. Ang doping isa ka kinaandan nga pamaagi sa pagpanubo sang band gap sang mga materyales sang sodium-ion cathode. Jiang et al. naggamit sang Cu doping sa pagpauswag sang electronic conductivity sang β-NaMnO2 layered materials. Gamit ang mga kalkulasyon sang DFT, nakita nila nga ang doping nagpanubo sang band gap sang materyal halin sa 0.7 eV pakadto sa 0.3 eV. Nagapakita ini nga ang Cu doping nagapauswag sang electronic conductivity sang β-NaMnO2 nga materyal.
Ang MESP ginahatagan kahulugan subong ang enerhiya sang interaksiyon sa tunga sang distribusyon sang molekular nga karga kag isa ka positibo nga karga. Ang MESP ginakabig nga isa ka epektibo nga gamit sa paghangop kag pag-interpretar sang mga kinaiya sang kemikal kag reaktibo. Ang MESP mahimo gamiton sa paghangop sang mga mekanismo sang mga interaksiyon sa tunga sang mga materyales nga polimeriko. Ang MESP nagalaragway sang distribusyon sang karga sa sulod sang compound nga ginatun-an. Dugang pa, ang MESP nagahatag sang impormasyon parte sa mga aktibo nga mga lugar sa mga materyales nga ginatun-an32. Ang Figure 3 nagapakita sang mga MESP plot sang 3PVA-(C10) 2Na Alg, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 4Gly, kag Algly 3PVA-(C10) 2Na Alg − 5Gly nga gintagna sa B3LYP/6-311G(d, p) nga lebel sang teoriya.
Ang mga contour sang MESP ginkalkulo gamit ang B3LYP/6-311 g(d, p) para sa (a) Gly kag 3PVA − 2Na Alg nga nagapakig-angot sa (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, kag (f) 5 Gly.
Samtang, ang Fig. 4 nagapakita sang ginkalkulo nga mga resulta sang MESP para sa Term 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg, Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg- 1Gly, Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 2Gly, Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg-1Gly, Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Gly Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 4Gly, Term 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg- 5gly kag Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 6Gly, sa magkatuhay. Ang ginkalkulo nga MESP ginarepresentar bilang isa ka pamatasan sa contour. Ang mga linya sang contour ginarepresentar sang lainlain nga mga duag. Ang tagsa ka duag nagarepresentar sang lainlain nga balor sang electronegativity. Ang pula nga kolor nagapakita sang mataas nga electronegative ukon reactive nga mga lugar. Samtang, ang yellow nga kolor nagarepresentar sang neutral nga mga lugar 49, 50, 51 sa istruktura. Ang mga resulta sang MESP nagpakita nga ang reaktibo sang 3PVA-(C10)2Na Alg nagdugang sa pagdugang sang pula nga kolor sa palibot sang gintun-an nga mga modelo. Samtang, ang intensidad sang pula nga kolor sa MESP nga mapa sang Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg nga modelo nga molekula naganubo bangod sang interaksiyon sa lainlain nga kaundan sang gliserol. Ang pagbag-o sa distribusyon sang pula nga kolor sa palibot sang ginaproponer nga istruktura nagapakita sang reaktibo, samtang ang pagdugang sang intensidad nagapamatuod sang pagdugang sang electronegativity sang 3PVA-(C10)2Na Alg nga modelo nga molekula bangod sang pagdugang sang kaundan sang gliserol.
B3LYP/6-311 g(d, p) ginkalkulo ang MESP Term sang 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg nga nagapakig-angot sa (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, kag (f) 6 Gly.
Ang tanan nga ginproponer nga mga istruktura may ila mga thermal parameters pareho sang enthalpy, entropy, kapasidad sang init, hilway nga enerhiya kag init sang pagporma nga ginkalkulo sa nagkalainlain nga temperatura sa kalaparon halin sa 200 K tubtob 500 K. Agod malaragway ang pamatasan sang pisikal nga mga sistema, dugang sa pagtuon sang ila elektroniko nga pamatasan, kinahanglan man nga tun-an ang ila thermal nga pamatasan bilang isa ka function sang ila temperatura, nga mahimo nga mangin interaksiyon sa isa kag isa ginkalkulo gamit ang mga ekwasyon nga ginhatag sa Table 1. Ang pagtuon sa sini nga mga parametro sang init ginakabig nga isa ka importante nga timailhan sang pagkasensitibo kag kalig-on sang amo nga mga sistema sa pisikal sa nagkalainlain nga temperatura.
Parte sa enthalpy sang PVA trimer, una ini nga naga-react sa NaAlg dimer, dayon paagi sa OH nga grupo nga naangot sa carbon atom #10, kag sa katapusan sa glycerol. Ang enthalpy isa ka talaksan sang enerhiya sa isa ka sistema sang termodinamiko. Ang enthalpy katumbas sa kabug-usan nga init sa isa ka sistema, nga katumbas sa internal nga enerhiya sang sistema dugang ang produkto sang iya kadamuon kag presyon. Sa iban nga pulong, ang enthalpy nagapakita kon daw ano kadamo nga kainit kag trabaho ang ginadugang ukon ginakuha sa isa ka substansiya52.
Ang Figure 5 nagapakita sang mga pagbag-o sa enthalpy sa tion sang reaksyon sang 3PVA-(C10)2Na Alg nga may lainlain nga konsentrasyon sang glycerol. Ang mga pagpalip-ot nga A0, A1, A2, A3, A4, kag A5 nagarepresentar sang mga modelo nga molekula 3PVA-(C10)2Na Alg − 1 Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg −3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 1 Gly 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly, kag 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly, sa magkatuhay. Ang Figure 5a nagapakita nga ang enthalpy nagadugang sa pagdugang sang temperatura kag kaundan sang gliserol. Ang enthalpy sang istruktura nga nagarepresentar sang 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly (ie, A5) sa 200 K amo ang 27.966 cal/mol, samtang ang enthalpy sang istruktura nga nagarepresentar sang 3PVA- 2NaAlg sa 200 K amo ang 13.490 cal/mol. Sa katapusan, sanglit ang enthalpy positibo, ini nga reaksyon endothermic.
Ang entropy ginahatagan kahulugan bilang isa ka talaksan sang indi matigayon nga enerhiya sa isa ka sirado nga sistema sang thermodynamic kag masami ginakabig nga isa ka talaksan sang kagamo sang sistema. Ang Figure 5b nagapakita sang pagbag-o sa entropy sang 3PVA-(C10)2NaAlg sa temperatura kag kon paano ini nagapakig-angot sa nagkalainlain nga mga yunit sang gliserol. Ang graph nagapakita nga ang entropy nagabag-o sing linear samtang ang temperatura nagataas halin sa 200 K pakadto sa 500 K. Ang Figure 5b maathag nga nagapakita nga ang entropy sang 3PVA-(C10)2Na Alg nga modelo nagahuyog sa 200 cal/K/mol sa 200 K bangod ang 3PVA-(C10)2Na Alg nga modelo nagapakita sing diutay nga disorder. Samtang nagataas ang temperatura, ang 3PVA-(C10)2Na Alg nga modelo nangin disorder kag nagapaathag sang pagtaas sang entropy sa pagtaas sang temperatura. Dugang pa, maathag nga ang istruktura sang 3PVA-C10 2Na Alg- 5 Gly may pinakamataas nga balor sang entropy.
Ang amo man nga pamatasan makita sa Figure 5c, nga nagapakita sang pagbag-o sa kapasidad sang init sa temperatura. Ang kapasidad sang init amo ang kadamuon sang init nga kinahanglanon sa pagbag-o sang temperatura sang isa ka ginhatag nga kadamuon sang substansiya sang 1 °C47. Ang Figure 5c nagapakita sang mga pagbag-o sa kapasidad sang init sang modelo nga molekula nga 3PVA-(C10)2NaAlg bangod sang mga interaksiyon sa 1, 2, 3, 4, kag 5 ka mga yunit sang gliserol. Ang numero nagapakita nga ang kapasidad sang init sang modelo 3PVA-(C10)2NaAlg nagadugang sing linear sa temperatura. Ang naobserbahan nga pagtaas sang kapasidad sang init sa pagtaas sang temperatura ginapatungod sa mga pagtiyog sang init sang phonon. Dugang pa, may ebidensya nga ang pagdugang sang kaundan sang gliserol nagadul-ong sa pagdugang sang kapasidad sang init sang modelo nga 3PVA-(C10)2NaAlg. Dugang pa, ang istruktura nagapakita nga ang 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly may pinakamataas nga balor sang kapasidad sa init kon ipaanggid sa iban nga mga istruktura.
Ang iban pa nga mga parametro pareho sang hilway nga enerhiya kag katapusan nga kainit sang pagporma ginkalkulo para sa gintun-an nga mga istruktura kag ginapakita sa Figure 5d kag e, sa magkatuhay. Ang katapusan nga kainit sang pagporma amo ang init nga ginapaguwa ukon ginasuyop sa tion sang pagporma sang isa ka puro nga substansiya gikan sa mga nagabug-os nga mga elemento sini sa idalom sang dalayon nga pag-ipit. Ang hilway nga enerhiya mahimo nga mahatagan kahulugan subong isa ka propiedad nga kaanggid sa enerhiya, buot silingon, ang balor sini nagadepende sa kadamuon sang substansiya sa tagsa ka thermodynamic nga estado. Ang hilway nga enerhiya kag init sang pagporma sang 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly amo ang pinakamanubo kag amo ang -1318.338 kag -1628.154 kcal/mol, sa magkatuhay. Sa kabaliskaran, ang istruktura nga nagarepresentar sang 3PVA-(C10)2NaAlg may pinakamataas nga hilway nga enerhiya kag init sang mga balor sang pagporma nga -690.340 kag -830.673 kcal/mol, sa magkatuhay, kon ipaanggid sa iban nga mga istruktura. Subong sang ginapakita sa Figure 5, ang nagkalainlain nga mga kinaiya sang init nagabag-o bangod sang interaksiyon sa gliserol. Ang Gibbs free energy negatibo, nga nagapakita nga ang ginaproponer nga estraktura malig-on.
Ginkalkulo sang PM6 ang mga parameter sang init sang puro nga 3PVA- (C10) 2Na Alg (modelo A0), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 1 Gly (modelo A1), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 2 Gly (modelo A2), 3PVA- (C10) 2 Gly (modelo A2), 3PVA- (C10) Gly 33-Agly (C10) 2Na Alg − 4 Gly (modelo A4), kag 3PVA- (C10) 2Na Alg − 5 Gly (modelo A5), sa diin (a) amo ang enthalpy, (b) entropy, (c) kapasidad sang init, (d) hilway nga enerhiya, kag (e) init sang pagporma.
Sa pihak nga bahin, ang ikaduha nga paagi sang interaksiyon sa tunga sang PVA trimer kag dimeric NaAlg nagakatabo sa terminal kag tungatunga nga mga grupo sang OH sa istruktura sang PVA trimer. Pareho sa una nga grupo, ang mga parameter sang init ginkalkulo gamit ang pareho nga lebel sang teoriya. Ang Figure 6a-e nagapakita sang mga pagbag-o sang enthalpy, entropy, kapasidad sang init, hilway nga enerhiya kag, sa katapusan, init sang pagporma. Ang mga numero 6a-c nagapakita nga ang enthalpy, entropy kag kapasidad sang init sang Term 1 NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg nagapakita sang pareho nga pamatasan subong sang una nga grupo kon nagapakig-angot sa 1, 2, 3, 4, 5 kag 6 nga mga yunit sang gliserol. Dugang pa, ang ila mga balor amat-amat nga nagadugang samtang nagadugang ang temperatura. Dugang pa, sa ginaproponer nga Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg nga modelo, ang enthalpy, entropy kag mga balor sang kapasidad sang init nagdugang sa pagdugang sang kaundan sang gliserol. Ang mga pagpalip-ot nga B0, B1, B2, B3, B4, B5 kag B6 nagarepresentar sang masunod nga mga istruktura: Termino 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg, Termino 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 1 Gly, Termino 1 Na Alg- 3PVA- Mid Alg − 1 Nag- Alg- Alg-1 3PVA- Mid 1 Na Alg − 3gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 4 Gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 5 Gly kag Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly. Subong sang ginapakita sa Fig. 6a–c, maathag nga ang mga balor sang enthalpy, entropy kag kapasidad sang init nagadugang samtang ang kadamuon sang mga yunit sang gliserol nagadugang halin sa 1 tubtob 6.
Ginkalkulo sang PM6 ang mga thermal parameters sang puro nga Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg (modelo B0), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 1 Gly (modelo B1), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 2 Gly (modelo PVA-Mid 1 Na Alg- 2 Gly (modelo B2), Term PVA-11 Na Alg – 3 Gly (model B3), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 4 Gly (model B4), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 5 Gly (model B5), kag Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 6 Gly (modelo B5), lakip ang enpy (modelo B4) entropy, (c) kapasidad sang init, (d) hilway nga enerhiya, kag (e) init sang pagporma.
Dugang pa, ang istruktura nga nagarepresentar sang Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg- 6 Gly may pinakamataas nga mga balor sang enthalpy, entropy kag kapasidad sang init kon ipaanggid sa iban nga mga istruktura. Lakip sa ila, ang ila mga balor nagtaas gikan sa 16.703 cal/mol, 257.990 cal/mol/K kag 131.323 kcal/mol sa Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg pakadto sa 33.223 cal/mol, 420.038 cal/mol/mol/mol/mol/mol. sa Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly, sa magkatuhay.
Apang, ang mga Figure 6d kag e nagapakita sang pagsalig sa temperatura sang hilway nga enerhiya kag ang katapusan nga kainit sang pagporma (HF). Ang HF mahimo nga mahatagan kahulugan subong ang pagbag-o sang enthalpy nga nagakatabo kon ang isa ka mole sang isa ka substansiya naporma gikan sa mga elemento sini sa idalom sang natural kag sulundan nga mga kondisyon. Maathag gikan sa numero nga ang hilway nga enerhiya kag ang katapusan nga kainit sang pagporma sang tanan nga gintun-an nga mga istruktura nagapakita sang isa ka linear nga pagsalig sa temperatura, buot silingon, sila amat-amat kag linear nga nagadugang sa pagdugang sang temperatura. Dugang pa, ang numero nagkumpirma man nga ang istruktura nga nagarepresentar sang Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly may pinakamanubo nga hilway nga enerhiya kag pinakamanubo nga HF. Ang duha ka mga parameter nagnubo halin sa -758.337 pakadto sa -899.741 K cal/mol sa termino nga 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly pakadto sa -1,476.591 kag -1,828.523 K cal/mol. Maathag sa mga resulta nga ang HF naganubo sa pagdugang sang mga yunit sang gliserol. Nagakahulugan ini nga bangod sang pagdamo sang mga grupo nga nagapanghikot, ang reaktibo nagadugang man kag busa mas diutay nga enerhiya ang kinahanglanon sa paghimo sang reaksyon. Ginapamatud-an sini nga ang plasticized PVA/NaAlg mahimo gamiton sa mga baterya bangod sang mataas nga reaktibo sini.
Sa kabilugan, ang mga epekto sang temperatura ginatunga sa duha ka sahi: mga epekto sa manubo nga temperatura kag mga epekto sa mataas nga temperatura. Ang mga epekto sang manubo nga temperatura labi nga mabatyagan sa mga pungsod nga nahamtang sa mataas nga mga latitud, pareho sang Greenland, Canada, kag Russia. Kon tigtulugnaw, ang temperatura sang hangin sa guwa sa sini nga mga duog mas manubo sa zero degrees Celsius. Ang kalawigon sang kabuhi kag performance sang mga baterya nga lithium-ion mahimo maapektuhan sang manubo nga temperatura, ilabi na yadtong ginagamit sa mga plug-in hybrid electric vehicles, pure electric vehicles, kag hybrid electric vehicles. Ang pagbiyahe sa kahawaan isa pa ka matugnaw nga palibot nga nagakinahanglan sang mga baterya nga lithium-ion. Halimbawa, ang temperatura sa Mars mahimo magnubo sa -120 degrees Celsius, nga nagahatag sing daku nga balagbag sa paggamit sing lithium-ion nga mga baterya sa salakyan sa kahawaan. Ang manubo nga temperatura sang pag-obra mahimo magdul-ong sa pagnubo sang charge transfer rate kag chemical reaction activity sang lithium-ion batteries, nga nagaresulta sa pagnubo sang diffusion rate sang lithium ions sa sulod sang electrode kag ionic conductivity sa electrolyte. Ini nga pagkaguba nagaresulta sa pagnubo sang kapasidad kag gahum sang enerhiya, kag kon kaisa bisan sang pagnubo sang performance53.
Ang mataas nga temperatura nga epekto nagakatabo sa mas malapad nga sahi sang mga palibot sang aplikasyon, lakip ang pareho nga mataas kag manubo nga temperatura nga mga palibot, samtang ang manubo nga temperatura nga epekto limitado sa manubo nga temperatura nga mga palibot sang aplikasyon. Ang epekto sang manubo nga temperatura una nga ginadeterminar sang temperatura sa palibot, samtang ang epekto sang mataas nga temperatura masami nga mas sibu nga ginapatungod sa mataas nga temperatura sa sulod sang lithium-ion nga baterya sa tion sang operasyon.
Ang mga baterya nga lithium-ion nagapatubas sang init sa idalom sang mataas nga mga kondisyon sang kuryente (lakip ang madasig nga pag-charge kag madasig nga pag-discharge), nga nagatuga sang pagtaas sang temperatura sa sulod. Ang pagkadayag sa mataas nga temperatura mahimo man nga mangin kabangdanan sang pagkaguba sang performance sang baterya, lakip ang pagkadula sang kapasidad kag gahum. Sa kinaandan, ang pagkadula sang lithium kag ang pagbawi sang aktibo nga mga materyales sa mataas nga temperatura nagadul-ong sa pagkadula sang kapasidad, kag ang pagkadula sang gahum bangod sang pagdugang sang internal nga resistensya. Kon ang temperatura indi na makontrol, ang thermal runaway nagakatabo, nga sa pila ka kaso mahimo magdul-ong sa kinaugalingon nga pagkasunog ukon bisan sa paglupok.
Ang mga kalkulasyon sang QSAR isa ka computational ukon mathematical modeling nga pamaagi nga ginagamit sa pagkilala sang mga kaangtanan sa tunga sang biolohiko nga aktibidad kag mga kinaiya sang istruktura sang mga compound. Ang tanan nga gindesinyo nga mga molekula gin-optimize kag ang pila ka mga kinaiya sang QSAR ginkalkulo sa lebel sang PM6. Ang Table 3 nagalista sang pila sang mga ginkalkulo nga mga deskriptor sang QSAR. Ang mga halimbawa sang amo nga mga deskriptor amo ang charge, TDM, total energy (E), ionization potential (IP), Log P, kag polarisability (tan-awa ang Table 1 para sa mga pormula sa pagdeterminar sang IP kag Log P).
Ang mga resulta sang kalkulasyon nagapakita nga ang kabug-usan nga karga sang tanan nga gintun-an nga mga istruktura zero bangud yara sila sa ground state. Para sa una nga probabilidad sang interaksyon, ang TDM sang glycerol amo ang 2.788 Debye kag 6.840 Debye para sa 3PVA-(C10) 2Na Alg, samtang ang mga balor sang TDM gindugangan sa 17.990 Debye, 8.848 Debye, 5.874 Debye, 7.658 kag Debye kag Debye sang Debye sang Debye. 3PVA-(C10) 2Na Alg nakig-angot sa 1, 2, 3, 4 kag 5 ka yunit sang gliserol, sa magkatuhay. Kon mas mataas ang bili sang TDM, mas mataas ang reaktibo sini sa palibot.
Ang kabug-usan nga enerhiya (E) ginkalkulo man, kag ang mga bili sang E sang glycerol kag 3PVA-(C10)2 NaAlg nakita nga -141.833 eV kag -200092.503 eV, sa magkatuhay. Samtang, ang mga istruktura nga nagarepresentar sang 3PVA-(C10)2 NaAlg nagapakig-angot sa 1, 2, 3, 4 kag 5 ka mga yunit sang gliserol; Ang E nangin -996.837, -1108.440, -1238.740, -1372.075 kag -1548.031 eV, sa magkatuhay. Ang pagdugang sang glycerol content nagadul-ong sa pagnubo sang kabug-usan nga enerhiya kag gani sa pagdugang sang reaktibo. Base sa kalkulasyon sang kabug-usan nga enerhiya, natapos nga ang modelo nga molekula, nga amo ang 3PVA-2Na Alg-5 Gly, mas reaktibo sangsa iban nga mga modelo nga molekula. Ini nga hitabo may kaangtanan sa ila istruktura. Ang 3PVA-(C10)2NaAlg nagaunod lamang sang duha ka -COONa nga grupo, samtang ang iban nga mga istruktura nagaunod sang duha ka -COONa nga grupo apang nagadala sang pila ka mga grupo sang OH, nga nagakahulugan nga ang ila reaktibo sa palibot nagadugang.
Dugang pa, ang mga enerhiya sang ionization (IE) sang tanan nga mga istruktura ginabinagbinag sa sini nga pagtuon. Ang enerhiya sang ionization isa ka importante nga parameter sa pagtakus sang reaktibo sang gintun-an nga modelo. Ang enerhiya nga kinahanglanon sa paghulag sang isa ka electron gikan sa isa ka punto sang isa ka molekula pakadto sa walay katapusan ginatawag nga enerhiya sang ionization. Nagarepresentar ini sang kadakuon sang ionization (ie reaktibo) sang molekula. Ang mas taas nga enerhiya sa ionization, mas ubos ang reaktibo. Ang mga resulta sang IE sang 3PVA-(C10)2NaAlg nga nagapakig-angot sa 1, 2, 3, 4 kag 5 nga mga yunit sang glycerol amo ang -9.256, -9.393, -9.393, -9.248 kag -9.323 eV, sa magkatuhay, samtang ang mga IE sang glycerol kag 3.323 eV(C10)2NaAlg amo ang -9.256. kag -9.341 eV, sa magkatuhay. Sanglit ang pagdugang sang gliserol nagresulta sa pagnubo sang bili sang IP, ang molekular nga reaktibo nagdugang, nga nagapauswag sang pagkaaplikar sang PVA/NaAlg/gliserol nga modelo nga molekula sa mga electrochemical device.
Ang ikalima nga descriptor sa Table 3 amo ang Log P, nga amo ang logarithm sang partition coefficient kag ginagamit sa paglaragway kon bala ang istruktura nga ginatun-an hydrophilic ukon hydrophobic. Ang negatibo nga Log P nga balor nagapakita sang isa ka hydrophilic nga molekula, nga nagakahulugan nga ini madali matunaw sa tubig kag indi maayo nga matunaw sa organiko nga mga solvent. Ang positibo nga bili nagapakita sang kabaliskaran nga proseso.
Base sa nakuha nga mga resulta, mahimo nga mahinakop nga ang tanan nga mga istruktura hydrophilic, sanglit ang ila mga Log P nga mga bili (3PVA-(C10)2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly(C10) Ang 4Gly kag 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly) amo ang -3.537, -5.261, -6.342, -7.423 kag -8.504, sa magkatuhay, samtang ang Log P value sang glycerol amo lamang ang -1.081 kag ang 3PVA-(C10)2Na Alg −1030 lamang. Nagakahulugan ini nga ang mga kinaiya sang istruktura nga ginatun-an magabag-o samtang ang mga molekula sang tubig ginalakip sa istruktura sini.
Sa katapusan, ang mga polarisability sang tanan nga mga istruktura ginakalkulo man sa lebel sang PM6 gamit ang semi-empirical nga pamaagi. Natalupangdan na sang una nga ang polarisability sang kalabanan nga mga materyales nagadepende sa nagkalainlain nga mga butang. Ang pinakaimportante nga butang amo ang kadamuon sang istruktura nga ginatun-an. Para sa tanan nga mga istruktura nga nagalakip sang una nga sahi sang interaksiyon sa tunga sang 3PVA kag 2NaAlg (ang interaksiyon nagakatabo paagi sa carbon atom number 10), ang polarizability ginapauswag paagi sa pagdugang sang glycerol. Ang polarizability nagataas halin sa 29.690 Å pakadto sa 35.076, 40.665, 45.177, 50.239 kag 54.638 Å bangod sang mga interaksiyon sa 1, 2, 3, 4 kag 5 nga mga yunit sang gliserol. Gani, natukiban nga ang modelo nga molekula nga may pinakamataas nga polarisability amo ang 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly, samtang ang modelo nga molekula nga may pinakamanubo nga polarisability amo ang 3PVA-(C10)2NaAlg, nga 29.690 Å.
Ang pagtimbangtimbang sang mga deskriptor sang QSAR nagpakita nga ang istruktura nga nagarepresentar sang 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly amo ang pinaka-reaktibo para sa una nga ginproponer nga interaksiyon.
Para sa ikaduha nga paagi sang interaksiyon sa tunga sang PVA trimer kag NaAlg dimer, ang mga resulta nagapakita nga ang ila mga singil kaanggid sa mga ginproponer sa nagligad nga seksyon para sa una nga interaksiyon. Ang tanan nga mga estraktura may zero electronic charge, nga nagakahulugan nga sila tanan yara sa ground state.
Subong sang ginapakita sa Table 4, ang mga balor sang TDM (ginkalkulo sa lebel sang PM6) sang Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg nagtaas halin sa 11.581 Debye pakadto sa 15.756, 19.720, 21.756, 22.732, 15.757, 15.757, kag Alg −515 kag Alg. 3PVA-Mid 1 Na Alg nag-react sa 1, 2, 3, 4, 5, kag 6 ka yunit sang glycerol. Apang, ang kabug-usan nga enerhiya naganubo sa pagdugang sang kadamuon sang mga yunit sang gliserol, kag kon ang Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg nagapakig-angot sa isa ka pat-od nga kadamuon sang mga yunit sang gliserol (1 tubtob 6), ang kabug-usan nga enerhiya amo ang − 996.985, − 1129.013, − 1267, −1217, − 127. 1418.964, kag − 1637.432 eV, sa magkatuhay.
Para sa ikaduha nga probabilidad sang interaksiyon, ang IP, Log P kag polarisability ginakalkulo man sa PM6 nga lebel sang teoriya. Gani, ginbinagbinag nila ang tatlo ka labing gamhanan nga mga deskriptor sang molekular nga reaktibo. Para sa mga istruktura nga nagarepresentar sang End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg nga nagapakig-angot sa 1, 2, 3, 4, 5 kag 6 nga mga yunit sang gliserol, ang IP nagadugang gikan sa −9.385 eV pakadto sa −8.946, −8.848, −8.430, −9.537, −7.999 kag −8.070. Apang, ang ginkalkulo nga Log P value mas manubo bangod sang plasticization sang End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg nga may glycerol. Samtang ang kaundan sang gliserol nagadugang halin sa 1 pakadto sa 6, ang mga balor sini nangin -5.334, -6.415, -7.496, -9.096, -9.861 kag -10.53 sa baylo nga -3.643. Sa katapusan, ang datos sang polarizability nagpakita nga ang pagdugang sang glycerol content nagresulta sa pagdugang sang polarizability sang Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg. Ang polarizability sang modelo nga molekula Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg nagtaas halin sa 31.703 Å pakadto sa 63.198 Å pagkatapos sang interaksyon sa 6 ka glycerol units. Importante nga talupangdon nga ang pagdugang sang kadamuon sang mga yunit sang gliserol sa ikaduha nga posibilidad sang interaksiyon ginahimo sa pagkumpirma nga walay sapayan sang madamo nga mga atomo kag komplikado nga istruktura, ang performance nagauswag gihapon sa pagdugang sang kaundan sang gliserol. Gani, masiling nga ang magamit nga modelo sang PVA/Na Alg/glycerin mahimo nga makabulos sa bahin sang mga baterya nga lithium-ion, apang kinahanglan ang dugang nga pagpanalawsaw kag pag-uswag.
Ang pagkilala sang kapasidad sang paghigot sang isa ka nawong sa isa ka adsorbate kag ang pag-ebalwar sang pinasahi nga mga interaksiyon sa tunga sang mga sistema nagakinahanglan sang ihibalo sa sahi sang paghigot nga nagaluntad sa tunga sang bisan ano nga duha ka mga atomo, ang pagkakomplikado sang intermolecular kag intramolecular nga mga interaksiyon, kag ang distribusyon sang densidad sang electron sang nawong kag sang adsorbent. Ang electron density sa bond critical point (BCP) sa tunga sang mga naga-angot nga mga atomo importante gid sa pag-usisa sang kabaskugon sang bond sa pag-analisar sang QTAIM. Kon mas mataas ang densidad sang electron charge, mas malig-on ang covalent interaction kag, sa kabilugan, mas mataas ang electron density sa sining mga kritikal nga punto. Dugang pa, kon ang kabug-usan nga densidad sang enerhiya sang electron (H(r)) kag ang densidad sang Laplace charge (∇2ρ(r)) mas manubo sa 0, nagapakita ini sang presensya sang covalent (kinaandan) nga mga interaksiyon. Sa pihak nga bahin, kon ang ∇2ρ(r) kag H(r) mas daku sangsa 0.54, nagapakita ini sang presensya sang non-covalent (closed shell) nga mga interaksiyon pareho sang mahuyang nga mga higot sang hidroheno, mga pwersa sang van der Waals kag mga interaksiyon sang electrostatic. Ang pag-analisar sang QTAIM nagpakita sang kinaiya sang mga interaksiyon nga indi covalent sa mga gintun-an nga mga istruktura subong sang ginapakita sa mga Figure 7 kag 8. Base sa pag-analisar, ang mga modelo nga molekula nga nagarepresentar sang 3PVA − 2Na Alg kag Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg nagpakita sang mas mataas nga kalig-on sangsa mga molekula nga nagapakig-angot sa lainlain nga mga yunit sang g. Ini bangud ang pila ka mga non-covalent interactions nga mas lapnag sa alginate structure pareho sang electrostatic interactions kag hydrogen bonds nagapahanugot sa alginate nga mapalig-on ang mga composite. Dugang pa, ang amon mga resulta nagapakita sang importansya sang non-covalent nga mga interaksiyon sa tunga sang 3PVA − 2Na Alg kag Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg nga mga molekula sang modelo kag glycine, nga nagapakita nga ang glycine may importante nga papel sa pagbag-o sang kabug-usan nga elektroniko nga palibot sang mga composite.
QTAIM nga pag-analisar sang modelo nga molekula 3PVA − 2NaAlg nga nagapakig-angot sa (a) 0 Gly, (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, kag (f) 5Gly.