Project Details
Projekt
Thermal conductivity of polymer materials by non-equilibrium molecular dynamics simulations
Applicant
Professor Dr. Florian Müller-Plathe
Subject Area
Chemical and Thermal Process Engineering
Term
from 2003 to 2012
Project identifier
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5406603
Wärmeleitfähigkeiten sind äußerst wichtige Materialparameter, sowohl für Polymerprodukte (z.B. Wärmeisolation, Verkapselung elektronischer Bauteile) als auch in der Verfahrenstechnik der Polymerherstellung und -verarbeitung (z.B. Auslegung von Reaktoren, Wärmezu- und abfuhr, häufig weitab von Normalbedingungen). Sie haben sich bisher jedoch aus konzeptionellen und simulationstechnischen Gründen der Vorhersage durch Molekulardynamik-Simulationen in der Praxis entzogen. In unserer Gruppe wurde in den letzten Jahren eine neue Nichtgleichgewichts-Molekulardynamik-Methode entwickelt. Dieses so genannte reverse non-equilibrium molecular dynamics (RNEMD) Verfahren beruht auf einer Umkehr von Ursache (Temperaturgradient) und Wirkung (Wärmefluss). Es vermeidet die theoretischen Mehrdeutigkeiten der bisherigen Verfahren und ist erheblich robuster. Bei der Vorhersage von Wärmeleitfähigkeiten von Flüssigkeiten ist es sehr erfolgreich, so dass es sich inzwischen auch außerhalb unserer Gruppe verbreitet hat. Eine Adaptation auf Polymerwerkstoffe ist bisher nicht erfolgt. Wir erwarten, dass die neue Methode sich auch dort bewährt und nicht nur Wärmeleitfähigkeiten quantitativ vorhersagt, sondern auch zum Verständnis von Wärmetransport-Mechanismen in Polymeren beiträgt (z.B. die Rolle von Kollisionen und Phononen, through-bond gegenüber through-space). Sie soll an ausgewählten Testsystemen überprüft und etabliert werden. Deren Auswahl soll sich nach den Kooperationsmöglichkeiten innerhalb oder außerhalb des Schwerpunkts richten.
DFG Programme
Priority Programmes
