nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рақмет. Сіз пайдаланып отырған браузер нұсқасында CSS қолдауы шектеулі. Ең жақсы тәжірибе алу үшін браузердің соңғы нұсқасын пайдалануды (немесе Internet Explorer бағдарламасында үйлесімділік режимін өшіруді) ұсынамыз. Сонымен қатар, үздіксіз қолдауды қамтамасыз ету үшін бұл сайтта стильдер немесе JavaScript болмайды.
Натрий қорының молдығына байланысты, натрий-ионды батареялар (NIB) электрохимиялық энергияны сақтаудың перспективалы балама шешімі болып табылады. Қазіргі уақытта NIB технологиясын дамытудағы негізгі кедергі - натрий иондарын ұзақ уақыт бойы қайтымды түрде сақтай/босата алатын электрод материалдарының болмауы. Сондықтан, бұл зерттеудің мақсаты - NIB электрод материалдары ретінде поливинил спирті (PVA) және натрий альгинаты (NaAlg) қоспаларына глицерин қосудың әсерін теориялық тұрғыдан зерттеу. Бұл зерттеу PVA, натрий альгинаты және глицерин қоспаларына негізделген полимер электролиттерінің электрондық, жылулық және сандық құрылымдық-белсенділік қатынасы (QSAR) сипаттамаларына бағытталған. Бұл қасиеттер жартылай эмпирикалық әдістер мен тығыздық функционалдық теориясы (DFT) арқылы зерттеледі. Құрылымдық талдау PVA/альгинат пен глицерин арасындағы өзара әрекеттесудің егжей-тегжейлерін анықтағандықтан, тыйым салынған аймақ энергиясы (Eg) зерттелді. Нәтижелер глицеринді қосу Eg мәнінің 0,2814 эВ дейін төмендеуіне әкелетінін көрсетеді. Молекулалық электростатикалық потенциал беті (MESP) бүкіл электролит жүйесіндегі электронға бай және электронға кедей аймақтардың және молекулалық зарядтардың таралуын көрсетеді. Зерттелген жылулық параметрлерге энтальпия (H), энтропия (ΔS), жылу сыйымдылығы (Cp), Гиббстің бос энергиясы (G) және түзілу жылуы кіреді. Сонымен қатар, бұл зерттеуде жалпы дипольдік момент (TDM), жалпы энергия (E), иондану потенциалы (IP), Log P және поляризацияланғыштық сияқты бірнеше сандық құрылым-белсенділік қатынасы (QSAR) сипаттамалары зерттелді. Нәтижелер H, ΔS, Cp, G және TDM температура мен глицерин мөлшерінің жоғарылауымен артатынын көрсетті. Сонымен қатар, түзілу жылуы, IP және E төмендеді, бұл реактивтілік пен поляризацияланғыштықты жақсартты. Сонымен қатар, глицерин қосу арқылы ұяшық кернеуі 2,488 В дейін артты. PVA/NaAlg глицерин негізіндегі тиімді электролиттерге негізделген DFT және PM6 есептеулері олардың көпфункционалдылығына байланысты литий-иондық батареяларды ішінара алмастыра алатынын көрсетеді, бірақ одан әрі жетілдірулер мен зерттеулер қажет.
Литий-ионды батареялар (ЛИБ) кеңінен қолданылғанымен, оларды қолдану қысқа мерзімді қызмет ету мерзіміне, жоғары құнына және қауіпсіздік мәселелеріне байланысты көптеген шектеулерге тап болады. Натрий-ионды батареялар (СИБ) кең қолжетімділігіне, арзандығына және натрий элементінің уытты еместігіне байланысты ЛИБ-ларға балама бола алады. Натрий-ионды батареялар (СИБ) электрохимиялық құрылғылар үшін энергия сақтау жүйесінің маңыздылығы артып келеді1. Натрий-ионды батареялар иондарды тасымалдауды жеңілдету және электр тогын жасау үшін электролиттерге қатты тәуелді2,3. Сұйық электролиттер негізінен металл тұздарынан және органикалық еріткіштерден тұрады. Тәжірибелік қолдану сұйық электролиттердің қауіпсіздігін, әсіресе батарея жылулық немесе электрлік кернеуге ұшыраған кезде мұқият қарастыруды талап етеді4.
Натрий-ионды батареялар (SIB) жақын арада литий-ионды батареяларды алмастырады деп күтілуде, себебі олардың мол мұхит қоры, уыттылығы жоқтығы және материалдық құны төмен. Наноматериалдардың синтезі деректерді сақтау, электрондық және оптикалық құрылғылардың дамуын жеделдетті. Әдебиеттердің үлкен көлемі натрий-ионды батареяларда әртүрлі наноқұрылымдардың (мысалы, металл оксидтері, графен, нанотүтікшелер және фуллерендер) қолданылуын көрсетті. Зерттеулер натрий-ионды батареялар үшін анодтық материалдарды, соның ішінде полимерлерді, олардың әмбебаптығы мен қоршаған ортаға зиянсыздығына байланысты әзірлеуге бағытталған. Қайта зарядталатын полимерлі батареялар саласындағы зерттеулерге қызығушылық сөзсіз артады. Бірегей құрылымдары мен қасиеттері бар жаңа полимерлі электродты материалдар экологиялық таза энергия сақтау технологияларына жол ашуы мүмкін. Натрий-ионды батареяларда қолдану үшін әртүрлі полимерлі электродты материалдар зерттелгенімен, бұл сала әлі де дамудың алғашқы кезеңдерінде. Натрий-ионды батареялар үшін әртүрлі құрылымдық конфигурациялары бар көбірек полимерлі материалдарды зерттеу қажет. Полимер электрод материалдарындағы натрий иондарын сақтау механизмі туралы қазіргі білімімізге сүйене отырып, конъюгацияланған жүйедегі карбонил топтары, бос радикалдар және гетероатомдар натрий иондарымен әрекеттесудің белсенді орталықтары ретінде қызмет ете алады деген болжам жасауға болады. Сондықтан, осы белсенді орталықтардың тығыздығы жоғары жаңа полимерлерді әзірлеу өте маңызды. Гель полимер электролиті (ГПЭ) - батареяның сенімділігін, ион өткізгіштігін, ағып кетудің болмауын, жоғары икемділігін және жақсы өнімділігін жақсартатын балама технология12.
Полимер матрицаларына PVA және полиэтилен оксиді (PEO) сияқты материалдар кіреді13. Гель өткізгіш полимер (GPE) полимер матрицасындағы сұйық электролитті иммобилизациялайды, бұл коммерциялық сепараторлармен салыстырғанда ағып кету қаупін азайтады14. PVA - синтетикалық биологиялық ыдырайтын полимер. Ол жоғары диэлектрлік өткізгіштікке ие, арзан және улы емес. Материал қабықша түзу қасиеттерімен, химиялық тұрақтылығымен және адгезиясымен танымал. Сондай-ақ, оның функционалдық (OH) топтары және жоғары көлденең байланыс потенциалының тығыздығы бар15,16,17. Полимерді араластыру, пластификаторды қосу, композитті қосу және in situ полимерлеу әдістері матрицаның кристалдылығын азайту және тізбектің икемділігін арттыру үшін PVA негізіндегі полимер электролиттерінің өткізгіштігін жақсарту үшін қолданылды18,19,20.
Араластыру өнеркәсіптік қолданбаларға арналған полимерлік материалдарды әзірлеудің маңызды әдісі болып табылады. Полимер қоспалары көбінесе мыналар үшін қолданылады: (1) өнеркәсіптік қолданбаларда табиғи полимерлердің өңдеу қасиеттерін жақсарту; (2) биологиялық ыдырайтын материалдардың химиялық, физикалық және механикалық қасиеттерін жақсарту; және (3) тамақ қаптама өнеркәсібіндегі жаңа материалдарға деген тез өзгеретін сұранысқа бейімделу. Сополимерлеуден айырмашылығы, полимерді араластыру - қажетті қасиеттерге жету үшін күрделі химиялық процестердің орнына қарапайым физикалық процестерді қолданатын арзан процесс21. Гомополимерлерді қалыптастыру үшін әртүрлі полимерлер диполь-диполь күштері, сутектік байланыстар немесе заряд тасымалдау кешендерімен әрекеттесе алады22,23. Табиғи және синтетикалық полимерлерден жасалған қоспалар жақсы биоүйлесімділікті тамаша механикалық қасиеттермен біріктіре алады, бұл төмен өндіріс құнымен жоғары сапалы материал жасайды24,25. Сондықтан синтетикалық және табиғи полимерлерді араластыру арқылы биомаңызды полимерлік материалдарды жасауға үлкен қызығушылық бар. ПВА натрий альгинатымен (NaAlg), целлюлозамен, хитозанмен және крахмалмен біріктірілуі мүмкін26.
Натрий альгинаты - теңіз қоңыр балдырларынан алынатын табиғи полимер және аниондық полисахарид. Натрий альгинаты β-(1-4)-байланысқан D-маннурон қышқылынан (M) және α-(1-4)-байланысқан L-гулурон қышқылынан (G) тұрады, олар гомополимерлі формаларға (поли-M және поли-G) және гетерополимерлі блоктарға (MG немесе GM) бөлінеді27. M және G блоктарының мөлшері мен салыстырмалы қатынасы альгинаттың химиялық және физикалық қасиеттеріне айтарлықтай әсер етеді28,29. Натрий альгинаты биоыдырағыштығы, биоүйлесімділігі, арзандығы, жақсы қабық түзу қасиеттері және уытты еместігі арқасында кеңінен қолданылады және зерттеледі. Дегенмен, альгинат тізбегіндегі бос гидроксил (OH) және карбоксилат (COO) топтарының көп болуы альгинатты жоғары гидрофильді етеді. Дегенмен, альгинаттың сынғыштығы мен қаттылығына байланысты механикалық қасиеттері нашар. Сондықтан альгинатты суға сезімталдықты және механикалық қасиеттерді жақсарту үшін басқа синтетикалық материалдармен біріктіруге болады30,31.
Жаңа электрод материалдарын жобалау алдында, жаңа материалдарды жасау мүмкіндігін бағалау үшін DFT есептеулері жиі қолданылады. Сонымен қатар, ғалымдар эксперименттік нәтижелерді растау және болжау, уақытты үнемдеу, химиялық қалдықтарды азайту және өзара әрекеттесу мінез-құлқын болжау үшін молекулалық модельдеуді пайдаланады32. Молекулалық модельдеу материалтану, наноматериалдар, есептеу химиясы және дәрілік заттарды ашуды қоса алғанда, көптеген салаларда ғылымның қуатты және маңызды саласына айналды33,34. Модельдеу бағдарламаларын қолдана отырып, ғалымдар энергияны (түзілу жылуы, иондану потенциалы, активация энергиясы және т.б.) және геометрияны (байланыс бұрыштары, байланыс ұзындықтары және бұралу бұрыштары) қоса алғанда, молекулалық деректерді тікелей ала алады35. Сонымен қатар, электрондық қасиеттерді (заряд, HOMO және LUMO жолақ саңылауы энергиясы, электрон аффинділігі), спектрлік қасиеттерді (FTIR спектрлері сияқты тән тербеліс режимдері мен қарқындылығы) және көлемдік қасиеттерді (көлем, диффузия, тұтқырлық, модуль және т.б.)36 есептеуге болады.
LiNiPO4 жоғары энергия тығыздығына (жұмыс кернеуі шамамен 5,1 В) байланысты литий-ионды аккумуляторлы оң электрод материалдарымен бәсекелесуде әлеуетті артықшылықтарды көрсетеді. Жоғары вольтты аймақта LiNiPO4 артықшылығын толық пайдалану үшін жұмыс кернеуін төмендету қажет, себебі қазіргі уақытта жасалған жоғары вольтты электролит тек 4,8 В-тан төмен кернеулерде салыстырмалы түрде тұрақты болып қала алады. Чжан және т.б. LiNiPO4-тің Ni учаскесіндегі барлық 3d, 4d және 5d өтпелі металдардың легирленуін зерттеді, тамаша электрохимиялық көрсеткіштері бар легирлеу үлгілерін таңдады және электрохимиялық көрсеткіштерінің салыстырмалы тұрақтылығын сақтай отырып, LiNiPO4 жұмыс кернеуін реттеді. Олар алған ең төменгі жұмыс кернеулері Ti, Nb және Ta-легирленген LiNiPO4 үшін сәйкесінше 4,21, 3,76 және 3,5037 болды.
Сондықтан, бұл зерттеудің мақсаты - глицериннің пластификатор ретіндегі әсерін PVA/NaAlg жүйесінің электрондық қасиеттеріне, QSAR дескрипторларына және термиялық қасиеттеріне қайта зарядталатын иондық-иондық батареяларда қолдану үшін кванттық механикалық есептеулерді қолдана отырып теориялық тұрғыдан зерттеу. PVA/NaAlg моделі мен глицерин арасындағы молекулалық өзара әрекеттесулер Бадердің молекулалардың кванттық атомдық теориясын (QTAIM) қолдана отырып талданды.
PVA-ның NaAlg-мен, содан кейін глицеринмен әрекеттесуін көрсететін молекулалық модель DFT көмегімен оңтайландырылды. Модель Египеттің Каир қаласындағы Ұлттық зерттеу орталығының Спектроскопия бөліміндегі Gaussian 0938 бағдарламалық жасақтамасын пайдаланып есептелді. Модельдер B3LYP/6-311G(d, p) деңгейінде DFT көмегімен оңтайландырылды39,40,41,42. Зерттелген модельдер арасындағы өзара әрекеттесуді тексеру үшін теорияның бір деңгейінде жүргізілген жиілік зерттеулері оңтайландырылған геометрияның тұрақтылығын көрсетеді. Бағаланған барлық жиіліктер арасында теріс жиіліктердің болмауы потенциалдық энергия бетіндегі шынайы оң минимумдардағы болжамды құрылымды көрсетеді. TDM, HOMO/LUMO жолақ саңылауының энергиясы және MESP сияқты физикалық параметрлер теорияның бір кванттық механикалық деңгейінде есептелді. Сонымен қатар, түзілудің соңғы жылуы, бос энергия, энтропия, энтальпия және жылу сыйымдылығы сияқты кейбір жылу параметрлері 1-кестеде келтірілген формулаларды қолдана отырып есептелді. Зерттелген модельдер зерттелген құрылымдардың бетінде болатын өзара әрекеттесулерді анықтау үшін молекулалардағы атомдардың кванттық теориясын (QTAIM) талдаудан өткізілді. Бұл есептеулер Gaussian 09 бағдарламалық кодындағы «output=wfn» командасын пайдаланып орындалды, содан кейін Avogadro бағдарламалық кодын пайдаланып көрнекі түрде көрсетілді43.
Мұндағы E - ішкі энергия, P - қысым, V - көлем, Q - жүйе мен оның қоршаған ортасы арасындағы жылу алмасу, T - температура, ΔH - энтальпия өзгерісі, ΔG - еркін энергия өзгерісі, ΔS - энтропия өзгерісі, a және b - тербелмелі параметрлер, q - атом заряды, ал C - атом электронының тығыздығы44,45. Соңында, сол құрылымдар оңтайландырылды және QSAR параметрлері Египеттің Каир қаласындағы Ұлттық зерттеу орталығының Спектроскопия бөлімінде SCIGRESS бағдарламалық кодын46 пайдаланып PM6 деңгейінде есептелді.
Алдыңғы жұмысымызда47 біз үш PVA бірлігінің екі NaAlg бірлігімен әрекеттесуін сипаттайтын ең ықтимал модельді бағаладық, глицерин пластификатор ретінде әрекет етеді. Жоғарыда айтылғандай, PVA және NaAlg өзара әрекеттесуінің екі мүмкіндігі бар. 3PVA-2Na Alg (10 көміртегі нөміріне негізделген) және 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg деп белгіленген екі модель қарастырылып отырған басқа құрылымдармен салыстырғанда ең аз энергия саңылауы мәніне ие48. Сондықтан, PVA/Na Alg қоспасы полимерінің ең ықтимал моделіне Gly қосудың әсері соңғы екі құрылымды пайдаланып зерттелді: 3PVA-(C10)2Na Alg (қарапайымдық үшін 3PVA-2Na Alg деп аталады) және 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg. Әдебиеттерге сәйкес, PVA, NaAlg және глицерин гидроксил функционалды топтары арасында тек әлсіз сутектік байланыстар түзе алады. PVA тримері де, NaAlg және глицерин димері де бірнеше OH топтарын қамтитындықтан, жанасу OH топтарының бірі арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. 1-суретте модельдік глицерин молекуласы мен 3PVA-2Na Alg модельдік молекуласы арасындағы өзара әрекеттесу көрсетілген, ал 2-суретте Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg модельдік молекуласы мен глицериннің әртүрлі концентрациялары арасындағы өзара әрекеттесудің құрылған моделі көрсетілген.
Оңтайландырылған құрылымдар: (a) Gly және 3PVA − 2Na Alg (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly және (f) 5 Gly-мен әрекеттеседі.
1Na Alg-3PVA –Mid 1Na Alg терминінің (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly және (f) 6 Gly-мен әрекеттесетін оңтайландырылған құрылымдары.
Электрондық тыйым салынған аймақ энергиясы кез келген электрод материалының реактивтілігін зерттеген кезде ескеретін маңызды параметр болып табылады. Себебі ол материал сыртқы өзгерістерге ұшыраған кезде электрондардың мінез-құлқын сипаттайды. Сондықтан, зерттелген барлық құрылымдар үшін HOMO/LUMO электрондық тыйым салынған аймақ энергияларын бағалау қажет. 2-кестеде глицерин қосуға байланысты 3PVA-(C10)2Na Alg және Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg HOMO/LUMO энергияларының өзгерістері көрсетілген. 47 сілтемеге сәйкес, 3PVA-(C10)2Na Alg Eg мәні 0,2908 эВ, ал екінші өзара әрекеттесудің ықтималдығын көрсететін құрылымның Eg мәні (яғни, Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg) 0,5706 эВ құрайды.
Дегенмен, глицеринді қосу 3PVA-(C10)2Na Alg Eg мәнінің шамалы өзгеруіне әкелгені анықталды. 3PVA-(C10)2NaAlg 1, 2, 3, 4 және 5 глицерин бірліктерімен әрекеттескенде, оның Eg мәндері сәйкесінше 0,302, 0,299, 0,308, 0,289 және 0,281 эВ болды. Дегенмен, 3 глицерин бірлігін қосқаннан кейін Eg мәні 3PVA-(C10)2Na Alg мәнінен кішірек болып қалғаны туралы құнды түсінік бар. 3PVA-(C10)2Na Alg бес глицерин бірлігімен әрекеттесуін білдіретін модель ең ықтимал әрекеттесу моделі болып табылады. Бұл глицерин бірліктерінің саны артқан сайын әрекеттесу ықтималдығы да артатынын білдіреді.
Сонымен қатар, өзара әрекеттесудің екінші ықтималдығы үшін, 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 1Gly, 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 2Gly, 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 3Gly, 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 4Gly, 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 5Gly және 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 6Gly терминдерін білдіретін модель молекулаларының HOMO/LUMO энергиялары сәйкесінше 1,343, 1,347, 0,976, 0,607, 0,348 және 0,496 эВ болады. 2-кестеде барлық құрылымдар үшін есептелген HOMO/LUMO тыйым салынған аймақ энергиялары көрсетілген. Сонымен қатар, бірінші топтың өзара әрекеттесу ықтималдықтарының бірдей әрекеті мұнда қайталанады.
Қатты дене физикасындағы аймақтық теория электрод материалының аймақтық саңылауы азайған сайын материалдың электрондық өткізгіштігі артады деп тұжырымдайды. Қоспалау натрий-ионды катод материалдарының аймақтық саңылауын азайтудың кең таралған әдісі болып табылады. Цзян және т.б. β-NaMnO2 қабатты материалдарының электрондық өткізгіштігін жақсарту үшін Cu қоспасын қолданды. DFT есептеулерін қолдана отырып, олар қоспалау материалдың аймақтық саңылауын 0,7 эВ-тан 0,3 эВ-қа дейін төмендеткенін анықтады. Бұл Cu қоспасының β-NaMnO2 материалының электрондық өткізгіштігін жақсартатынын көрсетеді.
MESP молекулалық зарядтың таралуы мен бір оң заряд арасындағы өзара әрекеттесу энергиясы ретінде анықталады. MESP химиялық қасиеттер мен реактивтілікті түсіну және түсіндіру үшін тиімді құрал болып саналады. MESP полимерлі материалдар арасындағы өзара әрекеттесу механизмдерін түсіну үшін пайдаланылуы мүмкін. MESP зерттеліп отырған қосылыс ішіндегі зарядтың таралуын сипаттайды. Сонымен қатар, MESP зерттеліп жатқан материалдардағы белсенді орталықтар туралы ақпарат береді32. 3-суретте B3LYP/6-311G(d, p) теория деңгейінде болжанған 3PVA-(C10) 2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 4Gly және 3PVA-(C10) 2Na Alg − 5Gly MESP графиктері көрсетілген.
(a) Gly және 3PVA − 2Na Alg үшін B3LYP/6-311 g(d, p) көмегімен есептелген, олар (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly және (f) 5 Gly-мен әрекеттеседі.
Сонымен қатар, 4-суретте 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg, 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg-1Gly, 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 2Gly, 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 3gly, 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 4Gly, 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg- 5gly және 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 6Gly үшін MESP есептелген нәтижелері көрсетілген. Есептелген MESP контурлық мінез-құлық ретінде көрсетілген. Контур сызықтары әртүрлі түстермен көрсетілген. Әрбір түс әртүрлі электртерістік мәнін білдіреді. Қызыл түс жоғары электронтеріс немесе реактивті орындарды көрсетеді. Сонымен қатар, сары түс құрылымдағы 49, 50, 51 бейтарап орындарды білдіреді. MESP нәтижелері зерттелген модельдер айналасындағы қызыл түстің артуымен 3PVA-(C10)2Na Alg реактивтілігінің артқанын көрсетті. Сонымен қатар, Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg моделінің молекуласының MESP картасындағы қызыл түс қарқындылығы глицериннің әртүрлі құрамымен әрекеттесуге байланысты төмендейді. Ұсынылған құрылым айналасындағы қызыл түстің таралуының өзгеруі реактивтілікті көрсетеді, ал қарқындылықтың артуы глицериннің жоғарылауына байланысты 3PVA-(C10)2Na Alg моделінің молекуласының электртерістігінің артқанын растайды.
B3LYP/6-311 г(d, p) есептелген MESP мүшесі 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly және (f) 6 Gly өзара әрекеттеседі.
Ұсынылған барлық құрылымдардың энтальпия, энтропия, жылу сыйымдылығы, бос энергия және түзілу жылуы сияқты жылулық параметрлері 200 К-ден 500 К-ге дейінгі әртүрлі температураларда есептелген. Физикалық жүйелердің мінез-құлқын сипаттау үшін, олардың электрондық мінез-құлқын зерттеумен қатар, олардың бір-бірімен өзара әрекеттесуіне байланысты температураның функциясы ретіндегі жылулық мінез-құлқын зерттеу қажет, оны 1-кестеде келтірілген теңдеулерді пайдаланып есептеуге болады. Бұл жылулық параметрлерді зерттеу мұндай физикалық жүйелердің әртүрлі температурадағы жауап беру қабілеті мен тұрақтылығының маңызды көрсеткіші болып саналады.
PVA тримерінің энтальпиясына келетін болсақ, ол алдымен NaAlg димерімен, содан кейін №10 көміртек атомына бекітілген OH тобы арқылы және соңында глицеринмен әрекеттеседі. Энтальпия - термодинамикалық жүйедегі энергияның өлшемі. Энтальпия жүйедегі жалпы жылуға тең, ол жүйенің ішкі энергиясына оның көлемі мен қысымының көбейтіндісіне тең. Басқаша айтқанда, энтальпия затқа қанша жылу мен жұмыс қосылатынын немесе одан қанша жылу мен жұмыс алынатынын көрсетеді52.
5-суретте 3PVA-(C10)2Na Alg әртүрлі глицерин концентрацияларымен реакция кезіндегі энтальпия өзгерістері көрсетілген. A0, A1, A2, A3, A4 және A5 қысқартулары сәйкесінше 3PVA-(C10)2Na Alg, 3PVA-(C10)2Na Alg − 1 Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly және 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly модельдік молекулаларын білдіреді. 5a-суретте температура мен глицерин мөлшерінің жоғарылауымен энтальпияның артатыны көрсетілген. 200 К температурада 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly (яғни, A5) құрылымының энтальпиясы 27,966 кал/моль, ал 200 К температурада 3PVA-2NaAlg құрылымының энтальпиясы 13,490 кал/моль. Соңында, энтальпия оң болғандықтан, бұл реакция эндотермиялық болып табылады.
Энтропия жабық термодинамикалық жүйедегі қолжетімді емес энергияның өлшемі ретінде анықталады және көбінесе жүйенің ретсіздігінің өлшемі ретінде қарастырылады. 5b-суретте 3PVA-(C10)2NaAlg энтропиясының температурамен өзгеруі және оның әртүрлі глицерин бірліктерімен қалай әрекеттесетіні көрсетілген. График температура 200 К-ден 500 К-ге дейін өскен сайын энтропия сызықтық түрде өзгеретінін көрсетеді. 5b-суретте 3PVA-(C10)2NaAlg моделінің энтропиясы 200 К температурада 200 кал/К/мольге дейін өзгеретіні анық көрсетілген, себебі 3PVA-(C10)2NaAlg моделі торлы ретсіздікті аз көрсетеді. Температура жоғарылаған сайын 3PVA-(C10)2NaAlg моделі ретсіз болады және температураның жоғарылауымен энтропияның артуын түсіндіреді. Сонымен қатар, 3PVA-C10 2NaAlg-5Gly құрылымында энтропия мәні ең жоғары екені анық.
Дәл осындай жағдай 5c-суретте байқалады, онда жылу сыйымдылығының температураға байланысты өзгеруі көрсетілген. Жылу сыйымдылығы - белгілі бір зат мөлшерінің температурасын 1 °C47-ге өзгерту үшін қажетті жылу мөлшері. 5c-суретте 1, 2, 3, 4 және 5 глицерин бірліктерімен әрекеттесу нәтижесінде 3PVA-(C10)2NaAlg модель молекуласының жылу сыйымдылығының өзгерістері көрсетілген. Суретте 3PVA-(C10)2NaAlg моделінің жылу сыйымдылығы температурамен сызықтық түрде артатыны көрсетілген. Температураның жоғарылауымен жылу сыйымдылығының байқалған өсуі фонондық жылу тербелістеріне байланысты. Сонымен қатар, глицерин мөлшерінің артуы 3PVA-(C10)2NaAlg моделінің жылу сыйымдылығының артуына әкелетіні туралы дәлелдер бар. Сонымен қатар, құрылым 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly басқа құрылымдармен салыстырғанда ең жоғары жылу сыйымдылығына ие екенін көрсетеді.
Зерттелген құрылымдар үшін бос энергия және түзілудің соңғы жылуы сияқты басқа параметрлер есептелді және сәйкесінше 5d және e суреттерінде көрсетілген. Түзілудің соңғы жылуы - тұрақты қысым кезінде оның құрамдас элементтерінен таза зат түзілу кезінде бөлінетін немесе сіңірілетін жылу. Еркін энергияны энергияға ұқсас қасиет ретінде анықтауға болады, яғни оның мәні әрбір термодинамикалық күйдегі заттың мөлшеріне байланысты. 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly еркін энергиясы мен түзілу жылуы ең төмен болды және сәйкесінше -1318,338 және -1628,154 ккал/моль болды. Керісінше, 3PVA-(C10)2NaAlg білдіретін құрылым басқа құрылымдармен салыстырғанда ең жоғары еркін энергия мен түзілу жылу мәндеріне ие -690,340 және -830,673 ккал/моль. 5-суретте көрсетілгендей, глицеринмен әрекеттесуге байланысты әртүрлі жылулық қасиеттер өзгереді. Гиббстің бос энергиясы теріс, бұл ұсынылған құрылымның тұрақты екенін көрсетеді.
PM6 таза 3PVA- (C10) 2Na Alg (A0 моделі), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 1 Gly (A1 моделі), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 2 Gly (A2 моделі), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 3 Gly (A3 моделі), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 4 Gly (A4 моделі) және 3PVA- (C10) 2Na Alg − 5 Gly (A5 моделі) жылулық параметрлерін есептеді, мұндағы (a) энтальпия, (b) энтропия, (c) жылу сыйымдылығы, (d) бос энергия және (e) түзілу жылуы.
Екінші жағынан, PVA тримері мен димерлі NaAlg арасындағы екінші әрекеттесу режимі PVA тримерінің құрылымындағы терминалды және ортаңғы OH топтарында орын алады. Бірінші топтағыдай, жылу параметрлері бірдей теория деңгейін пайдаланып есептелді. 6a-e суретінде энтальпияның, энтропияның, жылу сыйымдылығының, бос энергияның және сайып келгенде, түзілу жылуының вариациялары көрсетілген. 6a-c суреттерінде 1-ші терм NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg энтальпиясының, энтропиясының және жылу сыйымдылығының 1, 2, 3, 4, 5 және 6 глицерин бірліктерімен әрекеттескенде бірінші топпен бірдей мінез-құлық көрсететіні көрсетілген. Сонымен қатар, олардың мәндері температураның жоғарылауымен біртіндеп артады. Сонымен қатар, ұсынылған 1-ші терм NaAlg − 3PVA-Mid 1 NaAlg моделінде энтальпия, энтропия және жылу сыйымдылығы мәндері глицерин мөлшерінің жоғарылауымен артты. B0, B1, B2, B3, B4, B5 және B6 қысқартулары сәйкесінше келесі құрылымдарды білдіреді: Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 1 Gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 2gly, Term 1 Na Alg- 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 және Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly. 6a–c суретте көрсетілгендей, глицерин бірліктерінің саны 1-ден 6-ға дейін артқан сайын энтальпия, энтропия және жылу сыйымдылығының мәндері артатыны анық.
PM6 таза 1-ші терм Na Alg-3PVA- Mid 1 Na Alg – 1 Gly (B0 моделі), 1-ші терм Na Alg-3PVA- Mid 1 Na Alg – 1 Gly (B1 моделі), 1-ші терм Na Alg-3PVA- Mid 1 Na Alg – 2 Gly (B2 моделі), 1-ші терм Na Alg-3PVA- Mid 1 Na Alg – 3 Gly (B3 моделі), 1-ші терм Na Alg-3PVA- Mid 1 Na Alg – 4 Gly (B4 моделі), 1-ші терм Na Alg-3PVA- Mid 1 Na Alg – 5 Gly (B5 моделі) және 1-ші терм Na Alg-3PVA- Mid 1 Na Alg – 6 Gly (B6 моделі) жылулық параметрлерін есептеді, оған (a) энтальпия, (b) энтропия, (c) жылу сыйымдылығы, (d) бос энергия және (e) түзілу жылуы кіреді.
Сонымен қатар, 1-ші тоқсан NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg-6Gly құрылымын білдіретін құрылым басқа құрылымдармен салыстырғанда энтальпия, энтропия және жылу сыйымдылығының ең жоғары мәндеріне ие. Олардың ішінде олардың мәндері 1-ші тоқсан NaAlg − 3PVA-Mid 1 NaAlg-дағы 16,703 кал/моль, 257,990 кал/моль/К және 131,323 ккал/мольден 1-ші тоқсан NaAlg − 3PVA-Mid 1 NaAlg − 6Gly-дегі 33,223 кал/моль, 420,038 кал/моль/К және 275,923 ккал/мольге дейін өсті.
Дегенмен, 6d және e суреттерінде бос энергия мен түзілудің соңғы жылуының (ТЖ) температураға тәуелділігі көрсетілген. ТЖ табиғи және стандартты жағдайларда заттың бір молі оның элементтерінен түзілгенде пайда болатын энтальпия өзгерісі ретінде анықталуы мүмкін. Суреттен барлық зерттелген құрылымдардың бос энергиясы мен түзілудің соңғы жылуы температураға сызықтық тәуелділікті көрсететіні, яғни температураның жоғарылауымен олар біртіндеп және сызықтық түрде артатыны көрініп тұр. Сонымен қатар, сурет 1-термин Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly білдіретін құрылымның ең төмен бос энергиясы және ең төмен ТЖ бар екенін растады. Екі параметр де 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly терминінде -758,337-ден -899,741 К кал/мольге дейін төмендеді. Нәтижелерден глицерин бірліктерінің артуымен HF төмендейтіні көрініп тұр. Бұл функционалдық топтардың артуына байланысты реактивтілік те артады және реакцияны жүргізу үшін аз энергия қажет болады дегенді білдіреді. Бұл пластификацияланған PVA/NaAlg жоғары реактивтілігіне байланысты батареяларда қолданыла алатынын растайды.
Жалпы алғанда, температура әсерлері екі түрге бөлінеді: төмен температура әсерлері және жоғары температура әсерлері. Төмен температураның әсері негізінен Гренландия, Канада және Ресей сияқты биік ендіктерде орналасқан елдерде сезіледі. Қыста бұл жерлерде сыртқы ауа температурасы нөл градус Цельсийден әлдеқайда төмен. Литий-ионды батареялардың қызмет ету мерзімі мен өнімділігіне төмен температура, әсіресе қосылатын гибридті электр көліктерінде, таза электр көліктерінде және гибридті электр көліктерінде қолданылатын температура әсер етуі мүмкін. Ғарышқа саяхат - литий-ионды батареяларды қажет ететін тағы бір суық орта. Мысалы, Марстағы температура -120 градус Цельсийге дейін төмендеуі мүмкін, бұл ғарыш кемелерінде литий-ионды батареяларды пайдалануға айтарлықтай кедергі келтіреді. Төмен жұмыс температурасы литий-ионды батареялардың заряд беру жылдамдығының және химиялық реакция белсенділігінің төмендеуіне әкелуі мүмкін, бұл электрод ішіндегі литий иондарының диффузия жылдамдығының және электролиттегі иондық өткізгіштіктің төмендеуіне әкеледі. Бұл ыдырау энергия сыйымдылығы мен қуатының төмендеуіне, ал кейде тіпті өнімділіктің төмендеуіне әкеледі53.
Жоғары температура әсері жоғары және төмен температуралы орталарды қоса алғанда, кең ауқымды қолданбалы орталарда пайда болады, ал төмен температура әсері негізінен төмен температуралы қолданбалы орталармен шектеледі. Төмен температура әсері негізінен қоршаған орта температурасымен анықталады, ал жоғары температура әсері әдетте жұмыс кезінде литий-ионды батареяның ішіндегі жоғары температурамен дәлірек байланыстырылады.
Литий-ионды батареялар жоғары ток жағдайларында (жылдам зарядтау және жылдам разрядтауды қоса алғанда) жылу шығарады, бұл ішкі температураның көтерілуіне әкеледі. Жоғары температураның әсері батареяның өнімділігінің төмендеуіне, соның ішінде сыйымдылығы мен қуатының жоғалуына әкелуі мүмкін. Әдетте, литийдің жоғалуы және жоғары температурада белсенді материалдардың қалпына келуі сыйымдылықтың жоғалуына әкеледі, ал қуаттың жоғалуы ішкі кедергінің артуына байланысты болады. Егер температура бақылаудан шықса, жылулық ағып кету орын алады, бұл кейбір жағдайларда өздігінен жануға немесе тіпті жарылысқа әкелуі мүмкін.
QSAR есептеулері - биологиялық белсенділік пен қосылыстардың құрылымдық қасиеттері арасындағы байланысты анықтау үшін қолданылатын есептеу немесе математикалық модельдеу әдісі. Барлық жасалған молекулалар оңтайландырылды және кейбір QSAR қасиеттері PM6 деңгейінде есептелді. 3-кестеде есептелген QSAR дескрипторларының кейбірі келтірілген. Мұндай дескрипторлардың мысалдары заряд, TDM, жалпы энергия (E), иондану потенциалы (IP), Log P және поляризацияланғыштық (IP және Log P анықтау формулаларын 1-кестені қараңыз).
Есептеу нәтижелері барлық зерттелген құрылымдардың жалпы заряды нөлге тең екенін көрсетеді, себебі олар негізгі күйде. Бірінші әрекеттесу ықтималдығы үшін глицериннің TDM мәні 3PVA-(C10) 2Na Alg үшін 2,788 Debye және 6,840 Debye болды, ал 3PVA-(C10) 2Na Alg глицериннің 1, 2, 3, 4 және 5 бірлігімен әрекеттескенде TDM мәндері сәйкесінше 17,990 Debye, 8,848 Debye, 5,874 Debye, 7,568 Debye және 12,779 Debye дейін арттырылды. TDM мәні неғұрлым жоғары болса, оның қоршаған ортамен реактивтілігі соғұрлым жоғары болады.
Жалпы энергия (E) де есептелді, ал глицерин мен 3PVA-(C10)2 NaAlg E мәндері сәйкесінше -141,833 эВ және -200092,503 эВ болып шықты. Сонымен қатар, 3PVA-(C10)2 NaAlg-ны білдіретін құрылымдар 1, 2, 3, 4 және 5 глицерин бірліктерімен әрекеттеседі; E сәйкесінше -996,837, -1108,440, -1238,740, -1372,075 және -1548,031 эВ болады. Глицерин мөлшерінің артуы жалпы энергияның төмендеуіне және демек реактивтіліктің артуына әкеледі. Жалпы энергияны есептеу негізінде 3PVA-2Na Alg-5 Gly болып табылатын модель молекуласы басқа модель молекулаларына қарағанда реактивтірек деген қорытынды жасалды. Бұл құбылыс олардың құрылымымен байланысты. 3PVA-(C10)2NaAlg құрамында тек екі -COONa тобы бар, ал басқа құрылымдарда екі -COONa тобы бар, бірақ бірнеше OH топтары бар, бұл олардың қоршаған ортаға реактивтілігінің артатынын білдіреді.
Сонымен қатар, бұл зерттеуде барлық құрылымдардың иондану энергиялары (ИЭ) қарастырылады. Иондану энергиясы зерттелген модельдің реактивтілігін өлшеу үшін маңызды параметр болып табылады. Электронды молекуланың бір нүктесінен шексіздікке жылжыту үшін қажетті энергия иондану энергиясы деп аталады. Ол молекуланың иондану дәрежесін (яғни реактивтілігін) білдіреді. Иондану энергиясы неғұрлым жоғары болса, реактивтілік соғұрлым төмен болады. 3PVA-(C10)2NaAlg-ның 1, 2, 3, 4 және 5 глицерин бірліктерімен әрекеттесуінің ИЭ нәтижелері сәйкесінше -9,256, -9,393, -9,393, -9,248 және -9,323 эВ болды, ал глицерин мен 3PVA-(C10)2NaAlg-ның ИЭ мәндері сәйкесінше -5,157 және -9,341 эВ болды. Глицеринді қосу IP мәнінің төмендеуіне әкелгендіктен, молекулалық реактивтілік артты, бұл электрохимиялық құрылғыларда PVA/NaAlg/глицерин моделінің молекуласының қолданылуын арттырады.
3-кестедегі бесінші сипаттама - Log P, ол бөлу коэффициентінің логарифмі болып табылады және зерттелетін құрылымның гидрофильді немесе гидрофобты екенін сипаттау үшін қолданылады. Теріс Log P мәні гидрофильді молекуланы көрсетеді, яғни ол суда оңай ериді және органикалық еріткіштерде нашар ериді. Оң мән керісінше процесті көрсетеді.
Алынған нәтижелерге сүйене отырып, барлық құрылымдар гидрофильді деген қорытынды жасауға болады, себебі олардың Log P мәндері (3PVA-(C10)2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly және 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly) сәйкесінше -3,537, -5,261, -6,342, -7,423 және -8,504, ал глицериннің Log P мәні тек -1,081, ал 3PVA-(C10)2Na Alg тек -3,100. Бұл зерттеліп отырған құрылымның қасиеттері оның құрылымына су молекулалары енгізілген сайын өзгеретінін білдіреді.
Соңында, барлық құрылымдардың поляризациялануы PM6 деңгейінде жартылай эмпирикалық әдісті қолдану арқылы есептеледі. Бұрын көптеген материалдардың поляризациялануы әртүрлі факторларға байланысты екені атап өтілген болатын. Ең маңызды фактор - зерттеліп отырған құрылымның көлемі. 3PVA мен 2NaAlg арасындағы бірінші типтегі өзара әрекеттесуді қамтитын барлық құрылымдар үшін (өзара әрекеттесу көміртек атомының 10 нөмірі арқылы жүреді) поляризациялануы глицерин қосу арқылы жақсарады. Поляризациялануы 1, 2, 3, 4 және 5 глицерин бірліктерімен өзара әрекеттесуге байланысты 29,690 Å-ден 35,076, 40,665, 45,177, 50,239 және 54,638 Å-ге дейін артады. Осылайша, поляризациялануы ең жоғары модель молекуласы 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly, ал поляризациялануы ең төмен модель молекуласы 3PVA-(C10)2NaAlg, яғни 29,690 Å екені анықталды.
QSAR дескрипторларын бағалау 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly құрылымының ұсынылған бірінші әрекеттесу үшін ең реактивті екенін көрсетті.
PVA тримері мен NaAlg димері арасындағы екінші өзара әрекеттесу режимі үшін нәтижелер олардың зарядтары алдыңғы бөлімде бірінші өзара әрекеттесу үшін ұсынылған зарядтарға ұқсас екенін көрсетеді. Барлық құрылымдардың электрондық заряды нөлге тең, бұл олардың барлығы негізгі күйде екенін білдіреді.
4-кестеде көрсетілгендей, 1-терм. Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg TDM мәндері (PM6 деңгейінде есептелген) 1-терм. Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg 1, 2, 3, 4, 5 және 6 бірлік глицеринмен әрекеттескенде 11,581 Debye-ден 15,756, 19,720, 21,756, 22,732, 15,507 және 15,756-ға дейін өсті. Дегенмен, жалпы энергия глицерин бірліктерінің санының артуымен азаяды, ал 1-ші NaAlg − 3PVA- Mid 1 NaAlg белгілі бір глицерин бірліктерімен (1-ден 6-ға дейін) әрекеттескенде, жалпы энергия сәйкесінше − 996.985, − 1129.013, − 1267.211, − 1321.775, − 1418.964 және − 1637.432 эВ болады.
Екінші өзара әрекеттесу ықтималдығы үшін IP, Log P және поляризациялану да PM6 теория деңгейінде есептеледі. Сондықтан олар молекулалық реактивтіліктің ең қуатты үш сипаттамасын қарастырды. 1, 2, 3, 4, 5 және 6 глицерин бірліктерімен әрекеттесетін End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg-ны білдіретін құрылымдар үшін IP −9,385 эВ-тан −8,946, −8,848, −8,430, −9,537, −7,997 және −8,900 эВ-қа дейін артады. Дегенмен, есептелген Log P мәні End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg-ның глицеринмен пластиктенуіне байланысты төмен болды. Глицерин мөлшері 1-ден 6-ға дейін артқан сайын, оның мәндері -3,643 орнына -5,334, -6,415, -7,496, -9,096, -9,861 және -10,53 болады. Соңында, поляризациялану деректері глицерин мөлшерін арттыру 1-ші NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg поляризациялануының артуына әкелгенін көрсетті. 1-ші NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg модельдік молекуласының поляризациялануы 6 глицерин бірлігімен әрекеттескеннен кейін 31,703 Å-ден 63,198 Å-ге дейін артты. Екінші әрекеттесу ықтималдығындағы глицерин бірліктерінің санын көбейту атомдардың көптігі мен күрделі құрылымға қарамастан, глицерин мөлшерінің артуымен өнімділіктің әлі де жақсаратынын растау үшін жүргізілетінін атап өту маңызды. Осылайша, қолжетімді PVA/Na Alg/глицерин моделі литий-ионды батареяларды ішінара алмастыра алады деп айтуға болады, бірақ көбірек зерттеулер мен әзірлемелер қажет.
Беттің адсорбатпен байланысу қабілетін сипаттау және жүйелер арасындағы бірегей өзара әрекеттесулерді бағалау кез келген екі атом арасындағы байланыс түрін, молекулааралық және молекулаішілік өзара әрекеттесулердің күрделілігін және бет пен адсорбенттің электрон тығыздығының таралуын білуді талап етеді. Өзара әрекеттесетін атомдар арасындағы байланыс критикалық нүктесіндегі (BCP) электрон тығыздығы QTAIM талдауында байланыс беріктігін бағалау үшін өте маңызды. Электрон зарядының тығыздығы неғұрлым жоғары болса, ковалентті өзара әрекеттесу соғұрлым тұрақты болады және жалпы алғанда, осы критикалық нүктелердегі электрон тығыздығы соғұрлым жоғары болады. Сонымен қатар, егер жалпы электрон энергиясының тығыздығы (H(r)) және Лаплас зарядының тығыздығы (∇2ρ(r)) 0-ден аз болса, бұл ковалентті (жалпы) өзара әрекеттесулердің бар екенін көрсетеді. Екінші жағынан, ∇2ρ(r) және H(r) 0,54-тен жоғары болғанда, бұл әлсіз сутектік байланыстар, ван-дер-Ваальс күштері және электростатикалық өзара әрекеттесулер сияқты ковалентті емес (жабық қабықшалы) өзара әрекеттесулердің бар екенін көрсетеді. QTAIM талдауы 7 және 8 суреттерде көрсетілгендей, зерттелген құрылымдардағы ковалентті емес өзара әрекеттесулердің сипатын анықтады. Талдауға сүйене отырып, 3PVA − 2Na Alg және Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg модель молекулалары әртүрлі глицин бірліктерімен өзара әрекеттесетін молекулаларға қарағанда жоғары тұрақтылық көрсетті. Себебі альгинат құрылымында жиі кездесетін бірқатар ковалентті емес өзара әрекеттесулер, мысалы, электростатикалық өзара әрекеттесулер және сутектік байланыстар альгинаттың композиттерді тұрақтандыруына мүмкіндік береді. Сонымен қатар, біздің нәтижелеріміз 3PVA − 2Na Alg және Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg модель молекулалары мен глицин арасындағы ковалентті емес өзара әрекеттесулердің маңыздылығын көрсетеді, бұл глициннің композиттердің жалпы электрондық ортасын өзгертуде маңызды рөл атқаратынын көрсетеді.
(a) 0 Gly, (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly және (f) 5Gly-мен әрекеттесетін 3PVA − 2NaAlg модельдік молекуласының QTAIM талдауы.