Mesoscale modelling of polyelectrolytes brushes
Simulation mésoscopique de polyélectrolytes aux interfaces
Résumé
A polyelectrolyte brush is formed by charged polymer chains grafted onto a surface. The aim of this work is to study by mesoscopic simulations (dissipative particle dynamics, DPD), the parameters that impact on the rheological properties of the system. The electrostatic interactions have been incorporated in the original version of the DPD method by using the Ewald summation and PPPM methods. The dependences of the brush height on the charge fraction, grafting density and the salt concentration, calculated by DPD, follow the nonlinear osmotic brush regime. The interaction between two polyelectrolyte brushes has been modeled in the Grand Canonical ensemble. The DPD simulations have shown that the interpenetration coefficient between the opposing brushes decreases with the increasing charge fraction. The study of the polyelectrolyte brushes under shear has established that the frictional forces are smaller than those calculated in the neutral brushes from a given separation distance between the two surfaces.
Une brosse de polyélectrolytes est constituée par des chaînes de polymères chargées greffées sur une surface. Le but de cette thèse est d'étudier par simulation mésoscopique (dynamique des particules dissipatives, DPD) les facteurs qui influencent les propriétés rhéologiques du système. Les interactions électrostatiques ont été incorporées dans la version initiale de la méthode DPD selon deux techniques (Ewald et PPPM). Les dépendances de la hauteur de brosse en fonction de la fraction de charge, de la densité de greffage et de la concentration en sels, calculées par la méthode DPD, suivent le régime de brosse osmotique non linéaire. L'interaction entre deux brosses en interaction a également été modélisée dans l'ensemble Grand Canonique. Les simulations ont démontré que l'interpénétration entre les deux brosses en interaction diminuent avec la fraction de charge. L'étude de ce système sous cisaillement a permis de démontrer que les forces de friction de brosses polyélectrolytes étaient inférieures à celles de brosses neutres à partir d'une certaine distance de séparation entre les deux surfaces greffées.
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