Misaotra anao nitsidika ny nature.com. Voafetra ny fanohanan'ny CSS amin'ny dikan-tranonkala ampiasainao. Ho an'ny traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa ny dikan-tranonkala farany indrindra (na hamono ny fomba fifanarahana ao amin'ny Internet Explorer). Fanampin'izany, mba hahazoana antoka fa mitohy ny fanohanana, ity tranonkala ity dia tsy hampiditra styles na JavaScript.
Noho ny habetsahan'ny sodium ao aminy, ny bateria sodium-ion (NIB) dia vahaolana hafa mampanantena ho an'ny fitahirizana angovo elektrokimika. Amin'izao fotoana izao, ny sakana lehibe amin'ny fampandrosoana ny teknolojia NIB dia ny tsy fahampian'ny fitaovana elektroda izay afaka mitahiry/mamoaka ion sodium mandritra ny fotoana maharitra. Noho izany, ny tanjon'ity fanadihadiana ity dia ny handinika ara-teorika ny fiantraikan'ny fanampiana glycerol amin'ny fifangaroan'ny polyvinyl alcohol (PVA) sy ny sodium alginate (NaAlg) ho fitaovana elektroda NIB. Ity fanadihadiana ity dia mifantoka amin'ny famaritana ny fifandraisana ara-drafitra-hetsika elektronika, mafana, ary quantitative (QSAR) amin'ny electrolytes polymer mifototra amin'ny fifangaroan'ny PVA, sodium alginate, ary glycerol. Ireo toetra ireo dia nodinihina tamin'ny alàlan'ny fomba semi-empirika sy ny teoria momba ny density functional (DFT). Koa satria ny fanadihadiana ara-drafitra dia naneho ny antsipirian'ny fifandraisana misy eo amin'ny PVA/alginate sy ny glycerol, dia nodinihina ny angovon'ny elanelan'ny tarika (Eg). Ny valiny dia mampiseho fa ny fanampiana glycerol dia miteraka fihenan'ny sandan'ny Eg ho 0.2814 eV. Ny velaran'ny hery elektrostatika molekiola (MESP) dia mampiseho ny fizarana ny faritra manankarena elektrôna sy mahantra elektrôna ary ny fiampangana molekiola ao amin'ny rafitra elektrolita manontolo. Ny masontsivana mafana nodinihina dia ahitana ny entalpia (H), entropia (ΔS), ny fahafahan'ny hafanana (Cp), ny angovo malalaka Gibbs (G) ary ny hafanan'ny fiforonan'ny angovo. Ho fanampin'izany, dia nisy famaritana maromaro momba ny fifandraisan'ny rafitra sy ny asa (QSAR) toy ny totalin'ny dipole moment (TDM), ny angovo manontolo (E), ny ionization potential (IP), Log P ary ny polarizability nodinihina tamin'ity fandalinana ity. Ny valiny dia naneho fa nitombo ny H, ΔS, Cp, G ary TDM niaraka tamin'ny fitomboan'ny mari-pana sy ny votoatin'ny glycerol. Mandritra izany fotoana izany, nihena ny hafanan'ny fiforonan'ny angovo, IP ary E, izay nanatsara ny fihetsika sy ny polarizability. Ho fanampin'izany, tamin'ny fanampiana glycerol, dia nitombo ho 2.488 V ny voltazin'ny sela. Ny kajy DFT sy PM6 mifototra amin'ny electrolytes miorina amin'ny glycerol PVA/Na Alg mahomby dia mampiseho fa afaka manolo ampahany ny bateria lithium-ion izy ireo noho ny fahaizany miasa maro, saingy ilaina ny fanatsarana sy fikarohana bebe kokoa.
Na dia ampiasaina betsaka aza ny bateria lithium-ion (LIB), dia misy fetrany maro ny fampiharana azy ireo noho ny faharetany fohy, ny vidiny lafo, ary ny olana momba ny fiarovana. Mety ho safidy azo ampiasaina amin'ny LIB ny bateria sodium-ion (SIB) noho ny fisiany betsaka, ny vidiny mirary, ary ny tsy fisian'ny poizina amin'ny singa sodium. Miha-zava-dehibe hatrany ny bateria sodium-ion (SIB) ho an'ny fitaovana elektrokimika1. Miankina betsaka amin'ny elektrolita ny bateria sodium-ion mba hanamorana ny fitaterana ion sy hamokarana herinaratra2,3. Ny elektrolita ranoka dia ahitana sira metaly sy solvent organika indrindra. Ny fampiharana azo ampiharina dia mitaky fandinihana tsara ny fiarovana ny elektrolita ranoka, indrindra rehefa iharan'ny tsindry mafana na herinaratra4 ny bateria.
Antenaina fa hisolo ny bateria lithium-ion ny bateria sodium-ion (SIB) tsy ho ela noho ny tahirin-dranomasina be dia be ao aminy, ny tsy fisian'ny poizina, ary ny vidiny mirary. Ny fanamboarana fitaovana nano dia nanafaingana ny fivoaran'ny fitahirizana angona, fitaovana elektronika ary optika. Betsaka ny literatiora no naneho ny fampiharana ny nanostructures isan-karazany (ohatra, oksida metaly, graphene, nanotubes, ary fullerenes) amin'ny bateria sodium-ion. Nifantoka tamin'ny fampivoarana ny fitaovana anode, anisan'izany ny polymers, ho an'ny bateria sodium-ion ny fikarohana noho ny fahafahany mampiasa azy ireo sy ny maha-ara-tontolo iainana azy. Tsy isalasalana fa hitombo ny fahalianana amin'ny fikarohana amin'ny sehatry ny bateria polymer azo averina ampiasaina. Ny fitaovana electrode polymer vaovao manana rafitra sy toetra miavaka dia mety hanokatra lalana ho an'ny teknolojia fitahirizana angovo sariaka amin'ny tontolo iainana. Na dia efa nodinihina aza ny fitaovana electrode polymer isan-karazany hampiasaina amin'ny bateria sodium-ion, dia mbola eo amin'ny dingana voalohany amin'ny fivoarana ity sehatra ity. Ho an'ny bateria sodium-ion, dia mila dinihina ny fitaovana polymer bebe kokoa misy firafitra samihafa. Mifototra amin'ny fahalalantsika ankehitriny momba ny fomba fitahirizana ny ion-sôdiôma ao amin'ny fitaovana elektroda polimera, dia azo heverina fa ny vondrona karbonila, ny radika afaka, ary ny heteroatoma ao amin'ny rafitra mifamatotra dia afaka miasa ho toerana mavitrika hifandraisana amin'ny ion-sôdiôma. Noho izany, tena ilaina ny mampivelatra polimera vaovao manana hakitroky avo lenta amin'ireo toerana mavitrika ireo. Ny elektrolita polimera gel (GPE) dia teknolojia hafa izay manatsara ny fahatokisan'ny bateria, ny fitarihan'ny ion, ny tsy fisian'ny fivoahana, ny fahaiza-milefitra avo lenta, ary ny fahombiazana tsara12.
Ny matrices polymer dia ahitana fitaovana toy ny PVA sy polyethylene oxide (PEO)13. Ny polymer permeable gel (GPE) dia manakana ny electrolyte ranoka ao amin'ny matrice polymer, izay mampihena ny mety hisian'ny fivoahana raha oharina amin'ny separators ara-barotra14. Ny PVA dia polymer biodegradable sentetika. Manana permittivity avo lenta izy io, tsy lafo ary tsy misy poizina. Ny fitaovana dia fantatra amin'ny toetrany mamorona sarimihetsika, ny fahamarinan-toerana simika ary ny adhesion. Manana vondrona functional (OH) sy ny cross-linking potential density avo lenta ihany koa izy io15,16,17. Ny fifangaroan'ny polymer, ny fanampiana plasticizer, ny fanampiana composite ary ny teknika polymerization in situ dia nampiasaina hanatsarana ny conductivity ny electrolytes polymer mifototra amin'ny PVA mba hampihenana ny kristaly matrix sy hampitombo ny flexibility chain18,19,20.
Ny fampifangaroana dia fomba iray manan-danja amin'ny fampivoarana ireo fitaovana polymeric ho an'ny fampiharana indostrialy. Ny fampifangaroana polymer dia matetika ampiasaina mba: (1) hanatsarana ny toetran'ny fanodinana ny polymers voajanahary amin'ny fampiharana indostrialy; (2) hanatsarana ny toetra simika, ara-batana ary mekanika amin'ny fitaovana biodegradable; ary (3) hifanaraka amin'ny fangatahana fitaovana vaovao miovaova haingana ao amin'ny indostrian'ny fonosana sakafo. Tsy toy ny copolymerization, ny fampifangaroana polymer dia dingana mora vidy izay mampiasa dingana ara-batana tsotra fa tsy dingana simika sarotra mba hahazoana ny toetra irina21. Mba hamoronana homopolymers, ny polymers samihafa dia afaka mifandray amin'ny alàlan'ny hery dipole-dipole, fatorana hidrôzenina, na complexes famindrana fiampangana22,23. Ny fifangaroana vita amin'ny polymers voajanahary sy sentetika dia afaka mampifangaro biocompatibility tsara miaraka amin'ny toetra mekanika tena tsara, ka mamorona fitaovana ambony kokoa amin'ny vidin'ny famokarana ambany24,25. Noho izany, dia nisy fahalianana lehibe tamin'ny famoronana fitaovana polymeric mifandraika amin'ny bio amin'ny alàlan'ny fampifangaroana polymers sentetika sy voajanahary. Ny PVA dia azo ampiarahina amin'ny sodium alginate (NaAlg), cellulose, chitosan ary starch26.
Ny sodium alginate dia polymer voajanahary sy polysaccharide anionic nalaina avy amin'ny ahidrano volontany an-dranomasina. Ny sodium alginate dia misy asidra D-mannuronika mifamatotra β-(1-4) (M) sy asidra L-guluronika mifamatotra α-(1-4) (G) voalamina ho endrika homopolymeric (poly-M sy poly-G) ary sakana heteropolymeric (MG na GM)27. Ny votoatiny sy ny tahan'ny M sy G dia misy fiantraikany lehibe amin'ny toetra simika sy ara-batana an'ny alginate28,29. Ny sodium alginate dia ampiasaina sy ianarana betsaka noho ny fahafahany miharatsy, ny fifanarahan-javatra amin'ny zavamananaina, ny vidiny mirary, ny toetra tsara amin'ny famoronana sarimihetsika, ary ny tsy fisian'ny poizina. Na izany aza, ny vondrona hydroxyl (OH) sy carboxylate (COO) maimaim-poana maro ao amin'ny rojo alginate dia mahatonga ny alginate ho hydrophilic be. Na izany aza, ny alginate dia manana toetra mekanika mahantra noho ny fahalemeny sy ny hamafiny. Noho izany, ny alginate dia azo ampiarahina amin'ny fitaovana sentetika hafa mba hanatsarana ny fahatsapana rano sy ny toetra mekanika30,31.
Alohan'ny famolavolana fitaovana elektroda vaovao, matetika ampiasaina ny kajy DFT mba hanombanana ny fahafahan'ny fanamboarana fitaovana vaovao. Ankoatra izany, mampiasa modely molekiola ny mpahay siansa mba hanamafisana sy haminavina ny valin'ny fanandramana, hitsitsiana fotoana, hampihenana ny fako simika, ary haminavina ny fihetsiky ny fifandraisana32. Lasa sampana siansa mahery vaika sy manan-danja amin'ny sehatra maro ny modely molekiola, anisan'izany ny siansa momba ny fitaovana, ny nanomaterials, ny simia informatika, ary ny fahitana fanafody33,34. Amin'ny fampiasana programa modely, afaka mahazo mivantana ny angon-drakitra molekiola ny mpahay siansa, anisan'izany ny angovo (hafanan'ny fiforonan'ny zavatra, ny mety ho ionization, ny angovo fampahavitrihana, sns.) ary ny jeometrika (zoro fatorana, halavan'ny fatorana, ary zoro torsion)35. Ankoatra izany, azo kajy ny toetra elektronika (fiara, angovon'ny elanelan'ny tarika HOMO sy LUMO, fifandraisan'ny elektrôna), toetra spectral (fomba sy hamafin'ny hovitrovitra mampiavaka azy toy ny spectra FTIR), ary toetra bulk (volume, diffusion, viscosity, modulus, sns.)36.
Mampiseho tombony mety ho azo amin'ny fifaninanana amin'ny fitaovana elektrôda tsara amin'ny bateria lithium-ion ny LiNiPO4 noho ny hakitroky ny angovo avo lenta (voltage miasa eo amin'ny 5.1 V eo ho eo). Mba hanararaotra tanteraka ny tombony azo avy amin'ny LiNiPO4 amin'ny faritra misy voltage avo lenta, dia mila ahena ny voltage miasa satria ny elektrôlita misy voltage avo lenta novolavolaina amin'izao fotoana izao dia tsy afaka mijanona ho marin-toerana afa-tsy amin'ny voltage ambanin'ny 4.8 V. Zhang et al. dia nanadihady ny fampidirana ireo metaly tetezamita 3d, 4d, ary 5d rehetra ao amin'ny toerana Ni an'ny LiNiPO4, nifidy ireo lamina fampidirana miaraka amin'ny fampisehoana elektrokimika tsara dia tsara, ary nanitsy ny voltage miasa an'ny LiNiPO4 sady nitazona ny fahamarinan'ny fampisehoana elektrokimika. Ny voltage miasa ambany indrindra azony dia 4.21, 3.76, ary 3.5037 ho an'ny LiNiPO4 misy Ti, Nb, ary Ta.
Noho izany, ny tanjon'ity fanadihadiana ity dia ny handinika ara-teorika ny fiantraikan'ny glycerol amin'ny maha-plastika azy amin'ny toetra elektronika, famaritana QSAR ary toetra mafana amin'ny rafitra PVA/NaAlg amin'ny alàlan'ny kajy mekanika kuantum ho an'ny fampiharana azy amin'ny bateria ion-ion azo averina ampiasaina. Ny fifandraisana molekiola eo amin'ny modely PVA/NaAlg sy ny glycerol dia nodinihina tamin'ny alàlan'ny teoria atomika kuantum an'i Bader (QTAIM).
Nohatsaraina tamin'ny fampiasana DFT ny modely molekiola maneho ny fifandraisan'ny PVA amin'ny NaAlg ary avy eo amin'ny glycerol. Nokajiana tamin'ny fampiasana rindrambaiko Gaussian 0938 tao amin'ny Departemantan'ny Spectroscopy, Foibe Fikarohana Nasionaly, Kairo, Ejipta ny modely. Nohatsaraina tamin'ny fampiasana DFT tamin'ny ambaratonga B3LYP/6-311G(d, p) ireo modely39,40,41,42. Mba hanamarinana ny fifandraisana misy eo amin'ireo modely nodinihina, ny fanadihadiana momba ny matetika natao tamin'ny ambaratonga mitovy amin'ny teoria dia mampiseho ny fahamarinan'ny jeometrika nohatsaraina. Ny tsy fisian'ny matetika ratsy eo amin'ireo matetika rehetra nodinihina dia manasongadina ny rafitra tsoahina ao amin'ny minima tsara marina eo amin'ny velaran'ny angovo mety hitranga. Ny masontsivana ara-batana toy ny TDM, ny angovon'ny elanelan'ny tarika HOMO/LUMO ary ny MESP dia nokajiana tamin'ny ambaratonga mitovy amin'ny teoria mekanika kuantum. Ankoatra izany, ny sasany amin'ireo masontsivana mafana toy ny hafanana farany amin'ny fiforonan'ny zavatra, ny angovo malalaka, ny entropy, ny entalpy ary ny fahafahan'ny hafanana dia nokajiana tamin'ny fampiasana ny raikipohy omena ao amin'ny Tabilao 1. Ireo modely nodinihina dia nampiharina tamin'ny fanadihadiana ny teoria kuantum an'ny atôma ao amin'ny molekiola (QTAIM) mba hamantarana ny fifandraisana mitranga eo amin'ny velaran'ny rafitra nodinihina. Ireo kajy ireo dia natao tamin'ny fampiasana ny baiko "output=wfn" ao amin'ny kaody rindrambaiko Gaussian 09 ary avy eo dia naseho tamin'ny fampiasana ny kaody rindrambaiko Avogadro 43.
Izay E ny angovo anatiny, P ny tsindry, V ny volume, Q ny fifanakalozana hafanana eo amin'ny rafitra sy ny tontolo iainany, T ny mari-pana, ΔH ny fiovan'ny entalpie, ΔG ny fiovan'ny angovo malalaka, ΔS ny fiovan'ny entropie, a sy b ny paramètre vibrational, q ny fiampangana atomika, ary C ny hakitroky ny elektrôna atomika44,45. Farany, nohatsaraina ireo rafitra ireo ary nokajiana tamin'ny ambaratonga PM6 ny paramètre QSAR tamin'ny fampiasana ny code logiciel SCIGRESS46 tao amin'ny Departemantan'ny Spectroscopy ao amin'ny Foibe Fikarohana Nasionaly ao Kairo, Ejipta.
Tao amin'ny asanay teo aloha47, dia nodinihinay ny modely azo inoana indrindra mamaritra ny fifandraisan'ny singa PVA telo amin'ny singa NaAlg roa, miaraka amin'ny glycerol miasa ho toy ny plasticizer. Araka ny voalaza etsy ambony, misy mety ho fifandraisan'ny PVA sy NaAlg roa. Ireo modely roa, izay antsoina hoe 3PVA-2Na Alg (mifototra amin'ny laharan'ny karbônina 10) sy ny Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg, dia manana ny sandan'ny elanelan'ny angovo kely indrindra48 raha oharina amin'ireo rafitra hafa nodinihina. Noho izany, ny fiantraikan'ny fanampiana Gly amin'ny modely azo inoana indrindra amin'ny polymer blend PVA/Na Alg dia nodinihina tamin'ny fampiasana ireo rafitra roa farany: 3PVA-(C10)2Na Alg (antsoina hoe 3PVA-2Na Alg ho an'ny fahatsorana) ary ny Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg. Araka ny literatiora, ny PVA, NaAlg ary glycerol dia afaka mamorona fatorana hidrôzenina malemy eo amin'ny vondrona miasa hydroxyl ihany. Koa satria samy ahitana vondrona OH maromaro ny trimer PVA sy ny dimer NaAlg sy glycerol, dia azo tanterahina amin'ny alalan'ny iray amin'ireo vondrona OH ny fifandraisana. Ny Sary 1 dia mampiseho ny fifandraisana misy eo amin'ny molekiola glycerol modely sy ny molekiola modely 3PVA-2NaAlg, ary ny Sary 2 dia mampiseho ny modely namboarina momba ny fifandraisana misy eo amin'ny molekiola modely Term 1NaAlg-3PVA-Mid 1NaAlg sy ny fifantohana glycerol samihafa.
Rafitra nohatsaraina: (a) Mifandray amin'ny (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, ary (f) 5 Gly ny Gly sy 3PVA − 2Na Alg.
Rafitra nohatsaraina an'ny Term 1Na Alg-3PVA –Mid 1Na Alg mifandray amin'ny (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, ary (f) 6 Gly.
Ny angovon'ny elanelan'ny tarika elektrôna dia masontsivana manan-danja hodinihina rehefa mandalina ny fihetsiky ny fitaovana elektrôda rehetra. Satria mamaritra ny fitondran-tenan'ny elektrôna rehefa iharan'ny fiovana ivelany ny fitaovana. Noho izany, ilaina ny manombana ny angovon'ny elanelan'ny tarika elektrôna an'ny HOMO/LUMO ho an'ny rafitra rehetra nodinihina. Ny Tabilao 2 dia mampiseho ny fiovan'ny angovon'ny HOMO/LUMO an'ny 3PVA-(C10)2Na Alg sy ny Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg noho ny fanampiana glycerol. Araka ny ref47, ny sandan'ny Eg an'ny 3PVA-(C10)2Na Alg dia 0.2908 eV, raha toa kosa ny sandan'ny Eg an'ny rafitra izay maneho ny mety hisian'ny fifandraisana faharoa (ohatra, Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg) dia 0.5706 eV.
Na izany aza, hita fa ny fanampiana glycerol dia nahatonga fiovana kely teo amin'ny sandan'ny Eg an'ny 3PVA-(C10)2Na Alg. Rehefa nifandray tamin'ny singa glycerol 1, 2, 3, 4 ary 5 ny 3PVA-(C10)2NaAlg, dia lasa 0.302, 0.299, 0.308, 0.289 ary 0.281 eV ny sandan'ny Eg-ny. Na izany aza, misy hevi-baovao sarobidy fa rehefa avy nanampy singa glycerol 3, dia lasa kely kokoa noho ny an'ny 3PVA-(C10)2Na Alg ny sandan'ny Eg. Ny modely maneho ny fifandraisan'ny 3PVA-(C10)2Na Alg amin'ny singa glycerol dimy no modely fifandraisana azo inoana indrindra. Midika izany fa rehefa mitombo ny isan'ny singa glycerol, dia mitombo ihany koa ny mety hisian'ny fifandraisana.
Mandritra izany fotoana izany, ho an'ny mety ho fifandraisana faharoa, ny angovo HOMO/LUMO an'ireo molekiola modely maneho ny Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 1Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 2Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 3Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 4Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 5Gly ary Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 6Gly dia lasa 1.343, 1.347, 0.976, 0.607, 0.348 ary 0.496 eV. Ny Tabilao 2 dia mampiseho ny angovon'ny elanelan'ny tarika HOMO/LUMO voakajy ho an'ny rafitra rehetra. Ankoatra izany, averimberina eto ny mety ho fihetsiky ny vondrona voalohany amin'ny fifandraisany.
Ny teorian'ny tarika amin'ny fizikan'ny toetry ny solid dia milaza fa rehefa mihena ny elanelan'ny tarika amin'ny fitaovana elektroda dia mitombo ny conductivity elektronika amin'ny fitaovana. Ny doping dia fomba mahazatra hampihenana ny elanelan'ny tarika amin'ny fitaovana katôda sodium-ion. Jiang et al. dia nampiasa doping Cu mba hanatsarana ny conductivity elektronika amin'ny fitaovana misy sosona β-NaMnO2. Amin'ny fampiasana kajy DFT, dia hitan'izy ireo fa ny doping dia nampihena ny elanelan'ny tarika amin'ny fitaovana avy amin'ny 0.7 eV ho 0.3 eV. Izany dia manondro fa ny doping Cu dia manatsara ny conductivity elektronika amin'ny fitaovana β-NaMnO2.
Ny MESP dia faritana ho toy ny angovo fifandraisana eo amin'ny fizarana fiampangana molekiola sy ny fiampangana tsara tokana. Ny MESP dia heverina ho fitaovana mahomby amin'ny fahatakarana sy fandikana ny toetra simika sy ny fihetsika. Azo ampiasaina ny MESP mba hahatakarana ny mekanisma fifandraisana eo amin'ny fitaovana polimerika. Ny MESP dia mamaritra ny fizarana fiampangana ao anatin'ny fitambarana ianarana. Ho fanampin'izany, ny MESP dia manome fampahalalana momba ny toerana mavitrika ao amin'ny fitaovana ianarana32. Ny Sary 3 dia mampiseho ny teti-dratsin'ny MESP an'ny 3PVA-(C10) 2Na Alg, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 4Gly, ary 3PVA-(C10) 2Na Alg − 5Gly izay vinavinaina amin'ny ambaratonga teoria B3LYP/6-311G(d, p).
Ny endriky ny MESP kajy amin'ny B3LYP/6-311 g(d, p) ho an'ny (a) Gly sy 3PVA − 2Na Alg mifandray amin'ny (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, ary (f) 5 Gly.
Mandritra izany fotoana izany, ny Sary 4 dia mampiseho ny valin'ny kajy MESP ho an'ny Fe-potoana 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg, Fe-potoana 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg- 1Gly, Fe-potoana 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 2Gly, Fe-potoana 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 3gly, Fe-potoana 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 4Gly, Fe-potoana 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg- 5gly ary Fe-potoana 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 6Gly. Ny MESP kajy dia aseho ho toy ny fitondran-tenan'ny contour. Ny tsipika contour dia aseho amin'ny loko samihafa. Ny loko tsirairay dia maneho ny sandan'ny elektrônegativity samihafa. Ny loko mena dia manondro ireo toerana tena elektrônegat na mihetsika. Mandritra izany fotoana izany, ny loko mavo dia maneho ireo toerana tsy miandany 49, 50, 51 ao amin'ny rafitra. Ny valin'ny MESP dia naneho fa nitombo ny fihetsiky ny 3PVA-(C10)2Na Alg niaraka tamin'ny fitomboan'ny loko mena manodidina ireo modely nodinihina. Mandritra izany fotoana izany, mihena ny hamafin'ny loko mena ao amin'ny sarintany MESP an'ny molekiola modely Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg noho ny fifandraisana amin'ny votoatin'ny glycerol samihafa. Ny fiovan'ny fizarana loko mena manodidina ny rafitra natolotra dia maneho ny fihetsika, raha toa kosa ny fitomboan'ny hamafiny dia manamafy ny fitomboan'ny electronegativity an'ny molekiola modely 3PVA-(C10)2Na Alg noho ny fitomboan'ny votoatin'ny glycerol.
B3LYP/6-311 g(d, p) kajy ny fe-potoana MESP an'ny 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg mifandray amin'ny (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, ary (f) 6 Gly.
Ireo rafitra rehetra naroso dia samy manana ny masontsivana mafana toy ny entalpie, entropie, fahafaha-manafana, angovo malalaka ary hafanan'ny fiforonan'ny zavatra izay kajy amin'ny mari-pana samihafa eo anelanelan'ny 200 K sy 500 K. Mba hilazana ny fihetsiky ny rafitra ara-batana, ankoatra ny fandalinana ny fihetsiky ny elektronika, dia ilaina ihany koa ny mandinika ny fihetsiky ny hafananany ho toy ny fiasan'ny mari-pana noho ny fifandraisan'izy ireo, izay azo kajy amin'ny fampiasana ny fampitoviana omena ao amin'ny Tabilao 1. Ny fandalinana ireo masontsivana mafana ireo dia heverina ho famantarana manan-danja amin'ny fahaiza-mihetsika sy ny fahamarinan'ny rafitra ara-batana toy izany amin'ny mari-pana samihafa.
Raha ny entalpie an'ny trimer PVA kosa, dia mihetsika amin'ny dimer NaAlg aloha izy, avy eo amin'ny alalan'ny vondrona OH mifamatotra amin'ny atôma karbônina #10, ary farany amin'ny glycerol. Ny entalpie dia fandrefesana ny angovo ao amin'ny rafitra thermodynamic. Ny entalpie dia mitovy amin'ny hafanana manontolo ao amin'ny rafitra iray, izay mitovy amin'ny angovo anatiny ao amin'ny rafitra miampy ny vokatry ny habeny sy ny tsindriny. Raha lazaina amin'ny teny hafa, ny entalpie dia mampiseho ny habetsaky ny hafanana sy ny asa ampiana na esorina amin'ny zavatra iray52.
Ny Sary 5 dia mampiseho ny fiovan'ny entalpie mandritra ny fihetsiky ny 3PVA-(C10)2Na Alg miaraka amin'ny fifantohana glycerol samihafa. Ny fanafohezana A0, A1, A2, A3, A4, ary A5 dia maneho ireo molekiola modely 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, ary 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly. Ny Sary 5a dia mampiseho fa mitombo ny entalpie miaraka amin'ny fitomboan'ny mari-pana sy ny votoatin'ny glycerol. Ny entalpian'ny rafitra maneho ny 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly (izany hoe, A5) amin'ny 200 K dia 27.966 cal/mol, raha toa kosa ny entalpian'ny rafitra maneho ny 3PVA-2NaAlg amin'ny 200 K dia 13.490 cal/mol. Farany, satria tsara ny entalpian'ny entalpian'ny rivotra, dia endothermika ity fihetsika ity.
Ny entropy dia faritana ho fandrefesana ny angovo tsy azo ampiasaina ao anatin'ny rafitra thermodynamic mihidy ary matetika heverina ho fandrefesana ny fikorontanan'ny rafitra. Ny sary 5b dia mampiseho ny fiovan'ny entropy an'ny 3PVA-(C10)2NaAlg miaraka amin'ny mari-pana sy ny fomba ifandraisan'izany amin'ny singa glycerol samihafa. Ny grafika dia mampiseho fa miova lineary ny entropy rehefa miakatra avy amin'ny 200 K ka hatramin'ny 500 K ny mari-pana. Ny sary 5b dia mampiseho mazava tsara fa ny entropy an'ny modely 3PVA-(C10)2Na Alg dia mirona ho 200 cal/K/mol amin'ny 200 K satria ny modely 3PVA-(C10)2Na Alg dia mampiseho fikorontanan'ny tambajotra kely kokoa. Rehefa miakatra ny mari-pana, ny modely 3PVA-(C10)2Na Alg dia lasa tsy milamina ary manazava ny fitomboan'ny entropy miaraka amin'ny fitomboan'ny mari-pana. Ankoatra izany, dia miharihary fa ny rafitry ny 3PVA-C10 2Na Alg-5 Gly no manana ny sandan'ny entropy ambony indrindra.
Hita ao amin'ny Sary 5c io fihetsika io ihany, izay mampiseho ny fiovan'ny fahafaha-manafana miaraka amin'ny mari-pana. Ny fahafaha-manafana dia ny habetsaky ny hafanana ilaina hanovana ny mari-pana amin'ny habetsahan'ny zavatra iray amin'ny 1 °C47. Ny Sary 5c dia mampiseho ny fiovan'ny fahafaha-manafana an'ny molekiola modely 3PVA-(C10)2NaAlg noho ny fifandraisana amin'ny singa glycerol 1, 2, 3, 4, ary 5. Ny sary dia mampiseho fa ny fahafaha-manafana an'ny modely 3PVA-(C10)2NaAlg dia mitombo tsikelikely miaraka amin'ny mari-pana. Ny fitomboan'ny fahafaha-manafana hita miaraka amin'ny fitomboan'ny mari-pana dia vokatry ny hovitrovitra ara-thermal phonon. Ankoatra izany, misy porofo fa ny fitomboan'ny votoatin'ny glycerol dia mitarika amin'ny fitomboan'ny fahafaha-manafana an'ny modely 3PVA-(C10)2NaAlg. Ankoatra izany, ny rafitra dia mampiseho fa ny 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly no manana ny sandan'ny fahafaha-manafana ambony indrindra raha oharina amin'ny rafitra hafa.
Ireo masontsivana hafa toy ny angovo malalaka sy ny hafanana farany amin'ny fiforonan'ny zavatra dia nokajiana ho an'ireo rafitra nodinihina ary aseho amin'ny Sary 5d sy e. Ny hafanana farany amin'ny fiforonan'ny zavatra dia ny hafanana avoaka na voaray mandritra ny fiforonan'ny zavatra madio avy amin'ireo singa mandrafitra azy eo ambany tsindry tsy miova. Ny angovo malalaka dia azo faritana ho toy ny toetra mitovy amin'ny angovo, izany hoe, miankina amin'ny habetsaky ny zavatra ao amin'ny toetry ny thermodynamic tsirairay ny sandany. Ny angovo malalaka sy ny hafanana amin'ny fiforonan'ny 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly no ambany indrindra ary -1318.338 sy -1628.154 kcal/mol. Mifanohitra amin'izany kosa, ny rafitra maneho ny 3PVA-(C10)2NaAlg no manana ny angovo malalaka sy ny hafanana ambony indrindra amin'ny fiforonan'ny zavatra -690.340 sy -830.673 kcal/mol, raha oharina amin'ny rafitra hafa. Araka ny aseho amin'ny Sary 5, miova ny toetra mafana isan-karazany noho ny fifandraisana amin'ny glycerol. Ratsy ny angovo malalaka Gibbs, izay midika fa marin-toerana ny rafitra naroso.
Nikajy ny masontsivana mafanan'ny 3PVA- (C10) 2Na Alg madio (modely A0), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 1 Gly (modely A1), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 2 Gly (modely A2), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 3 Gly (modely A3), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 4 Gly (modely A4), ary 3PVA- (C10) 2Na Alg − 5 Gly (modely A5) ny PM6, izay (a) ny entalpie, (b) entropie, (c) fahafahan'ny hafanana, (d) angovo malalaka, ary (e) hafanan'ny fiforonan'ny hafanana.
Etsy ankilany, ny fomba fifandraisana faharoa eo amin'ny trimer PVA sy ny NaAlg dimerika dia mitranga ao amin'ny vondrona OH terminal sy afovoany ao amin'ny rafitry ny trimer PVA. Toy ny tamin'ny vondrona voalohany, ny masontsivana mafana dia nokajiana tamin'ny fampiasana ny ambaratonga mitovy amin'ny teoria. Ny Sary 6a-e dia mampiseho ny fiovaovan'ny enthalpy, entropy, fahafaha-manafana, angovo malalaka ary, amin'ny farany, ny hafanan'ny fiforonan'ny hafanana. Ny Sary 6a-c dia mampiseho fa ny enthalpy, entropy ary fahafaha-manafana ny Term 1 NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg dia mampiseho fihetsika mitovy amin'ny vondrona voalohany rehefa mifandray amin'ny singa glycerol 1, 2, 3, 4, 5 ary 6. Ankoatra izany, mitombo tsikelikely ny sandany miaraka amin'ny fiakaran'ny mari-pana. Ho fanampin'izany, ao amin'ny modely Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg natolotra, ny sanda enthalpy, entropy ary fahafaha-manafana dia nitombo niaraka tamin'ny fitomboan'ny votoatin'ny glycerol. Ireo fanafohezana B0, B1, B2, B3, B4, B5 ary B6 dia maneho ireto rafitra manaraka ireto tsirairay avy: 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 ary Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly. Araka ny aseho amin'ny Sary 6a–c, dia miharihary fa mitombo ny sandan'ny entalpie, entropie ary ny fahafaha-mitondra hafanana rehefa mitombo avy amin'ny 1 ka hatramin'ny 6 ny isan'ny singa glycerol.
PM6 dia nikajy ny masontsivana mafana amin'ny Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg (modely B0), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 1 Gly (modely B1), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 2 Gly (modely B2), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 3 Gly (modely B3), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 4 Gly (modely B4), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 5 Gly (modely B5), ary Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 6 Gly (modely B6), anisan'izany ny (a) entalpie, (b) entropie, (c) fahafahan'ny hafanana, (d) angovo malalaka, ary (e) hafanan'ny fiforonan'ny zavatra.
Ankoatra izany, ny rafitra maneho ny Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg- 6 Gly no manana ny sandan'ny enthalpy, entropy ary ny fahafaha-mitondra hafanana ambony indrindra raha oharina amin'ny rafitra hafa. Anisan'izany, nitombo ny sandany avy amin'ny 16.703 cal/mol, 257.990 cal/mol/K ary 131.323 kcal/mol ao amin'ny Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg ho 33.223 cal/mol, 420.038 cal/mol/K ary 275.923 kcal/mol ao amin'ny Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly.
Na izany aza, ny Sary 6d sy e dia mampiseho ny fiankinan'ny angovo malalaka sy ny hafanana farany amin'ny fiforonan'ny zavatra (HF) amin'ny mari-pana. Ny HF dia azo faritana ho fiovan'ny entalpie izay mitranga rehefa misy molekiola iray amin'ny zavatra iray miforona avy amin'ny singa ao aminy eo ambanin'ny fepetra voajanahary sy mahazatra. Miharihary avy amin'ny sary fa ny angovo malalaka sy ny hafanana farany amin'ny fiforonan'ny rafitra rehetra nodinihina dia mampiseho fiankinan-doha amin'ny mari-pana, izany hoe, mitombo tsikelikely sy amin'ny fomba lineary izy ireo miaraka amin'ny fitomboan'ny mari-pana. Ho fanampin'izany, ny sary koa dia nanamafy fa ny rafitra maneho ny Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly no manana ny angovo malalaka ambany indrindra sy ny HF ambany indrindra. Samy nihena avy amin'ny -758.337 ka hatramin'ny -899.741 K cal/mol ao amin'ny teny 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly ho -1,476.591 sy -1,828.523 K cal/mol ny paramètre roa. Miharihary avy amin'ny valiny fa mihena ny HF miaraka amin'ny fitomboan'ny singa glycerol. Midika izany fa noho ny fitomboan'ny vondrona miasa dia mitombo ihany koa ny fihetsehana ka noho izany dia mihena ny angovo ilaina hanatanterahana ny fihetsehana. Izany dia manamafy fa ny PVA/NaAlg voaplastika dia azo ampiasaina amin'ny bateria noho ny fihetsehana avo lenta ananany.
Amin'ny ankapobeny, ny fiantraikan'ny mari-pana dia mizara ho karazany roa: ny fiantraikan'ny mari-pana ambany sy ny fiantraikan'ny mari-pana ambony. Ny fiantraikan'ny mari-pana ambany dia tena tsapan'ny firenena any amin'ny toerana avo, toa an'i Groenland, Kanada ary Rosia. Amin'ny ririnina, ny mari-pana any ivelany any amin'ireny toerana ireny dia ambanin'ny aotra degre Celsius. Ny androm-piainan'ny bateria lithium-ion sy ny fahombiazany dia mety ho voakasiky ny mari-pana ambany, indrindra fa ireo ampiasaina amin'ny fiara elektrika hybrid plug-in, fiara elektrika madio, ary fiara elektrika hybrid. Ny dia an-habakabaka dia tontolo mangatsiaka iray hafa izay mitaky bateria lithium-ion. Ohatra, ny mari-pana any Mars dia mety hidina hatramin'ny -120 degre Celsius, izay miteraka sakana lehibe amin'ny fampiasana bateria lithium-ion amin'ny sambon-danitra. Ny mari-pana ambany dia mety hitarika fihenan'ny tahan'ny famindrana fiampangana sy ny fihetsiky ny simika amin'ny bateria lithium-ion, ka miteraka fihenan'ny tahan'ny fiparitahan'ny ion lithium ao anatin'ny elektroda sy ny conductivity ionika ao amin'ny electrolyte. Io fahasimbana io dia miteraka fihenan'ny fahafaha-mamokatra angovo sy ny heriny, ary indraindray aza mihena ny fahombiazany53.
Ny fiantraikan'ny maripana ambony dia mitranga amin'ny tontolo iainana fampiharana midadasika kokoa, anisan'izany ny tontolo iainana maripana ambony sy ambany, raha toa kosa ny fiantraikan'ny maripana ambany dia voafetra indrindra amin'ny tontolo iainana fampiharana maripana ambany. Ny fiantraikan'ny maripana ambany dia voafaritry ny maripana manodidina indrindra, raha toa kosa ny fiantraikan'ny maripana ambony dia mazàna azo lazaina marina kokoa fa vokatry ny maripana ambony ao anatin'ny bateria lithium-ion mandritra ny fampiasana azy.
Mamokatra hafanana ny bateria lithium-ion amin'ny toe-javatra misy herinaratra avo lenta (anisan'izany ny famenoana haingana sy ny famoahana haingana), izay miteraka fiakaran'ny mari-pana anatiny. Ny fiparitahan'ny mari-pana avo dia mety hiteraka fihenan'ny fahombiazan'ny bateria, anisan'izany ny fahaverezan'ny fahafaha-mitahiry sy ny herinaratra. Matetika, ny fahaverezan'ny lithium sy ny famerenana ireo akora mavitrika amin'ny mari-pana avo dia mitarika fahaverezan'ny fahafaha-mitahiry, ary ny fahaverezan'ny herinaratra dia vokatry ny fitomboan'ny fanoherana anatiny. Raha tsy voafehy ny mari-pana, dia mitranga ny fivoahan'ny hafanana, izay amin'ny tranga sasany dia mety hiteraka fandoroana tampoka na fipoahana mihitsy aza.
Ny kajy QSAR dia fomba fanaovana modely amin'ny kajy na matematika ampiasaina hamantarana ny fifandraisana misy eo amin'ny asa biolojika sy ny toetran'ny firafitry ny singa simika. Nohatsaraina avokoa ny molekiola rehetra noforonina ary ny sasany amin'ireo toetran'ny QSAR dia nokajiana tamin'ny ambaratonga PM6. Ny Tabilao 3 dia mitanisa ny sasany amin'ireo famaritana QSAR nokajiana. Ohatra amin'izany famaritana izany ny fiampangana, ny TDM, ny angovo manontolo (E), ny mety hisian'ny ionisation (IP), ny Log P, ary ny polarizability (jereo ny Tabilao 1 raha mila raikipohy hamaritana ny IP sy ny Log P).
Asehon'ny valin'ny kajy fa aotra ny fiampangana manontolon'ireo rafitra rehetra nodinihina satria ao amin'ny toetry ny tany izy ireo. Ho an'ny mety hisian'ny fifandraisana voalohany, ny TDM an'ny glycerol dia 2.788 Debye ary 6.840 Debye ho an'ny 3PVA-(C10) 2Na Alg, raha nitombo ho 17.990 Debye, 8.848 Debye, 5.874 Debye, 7.568 Debye ary 12.779 Debye kosa ny sandan'ny TDM rehefa nifandray tamin'ny singa glycerol 1, 2, 3, 4 ary 5 ny 3PVA-(C10) 2Na Alg. Arakaraka ny maha-avo ny sandan'ny TDM no maha-avo ny fihetsiny amin'ny tontolo iainana.
Nokajiana ihany koa ny angovo manontolo (E), ary ny sandan'ny E an'ny glycerol sy ny 3PVA-(C10)2 NaAlg dia hita fa -141.833 eV sy -200092.503 eV tsirairay avy. Mandritra izany fotoana izany, ireo rafitra maneho ny 3PVA-(C10)2 NaAlg dia mifandray amin'ny singa glycerol 1, 2, 3, 4 ary 5; ny E dia lasa -996.837, -1108.440, -1238.740, -1372.075 ary -1548.031 eV tsirairay avy. Ny fitomboan'ny votoatin'ny glycerol dia mitarika fihenan'ny angovo manontolo ary noho izany dia mitombo ny fihetsika. Mifototra amin'ny kajy angovo manontolo, dia namintina fa ny molekiola modely, izay 3PVA-2Na Alg-5 Gly, dia mihetsika kokoa noho ireo molekiola modely hafa. Mifandray amin'ny rafitr'izy ireo io trangan-javatra io. Ny 3PVA-(C10)2NaAlg dia misy vondrona -COONa roa ihany, raha toa kosa ka misy vondrona -COONa roa ireo rafitra hafa saingy mitondra vondrona OH maromaro, izay midika fa mitombo ny fihetsik'izy ireo manoloana ny tontolo iainana.
Ankoatra izany, ny angovon'ny ionisation (IE) an'ny rafitra rehetra dia dinihina ato amin'ity fandalinana ity. Ny angovon'ny ionisation dia masontsivana manan-danja amin'ny fandrefesana ny fihetsiky ny modely nodinihina. Ny angovo ilaina hamindrana elektrôna avy amin'ny teboka iray amin'ny molekiola mankany amin'ny tsy manam-petra dia antsoina hoe angovon'ny ionisation. Maneho ny haavon'ny ionisation (izany hoe fihetsika) an'ny molekiola izany. Arakaraka ny maha-avo ny angovon'ny ionisation no maha-ambany ny fihetsika. Ny vokatra IE an'ny 3PVA-(C10)2NaAlg mifandray amin'ny singa glycerol 1, 2, 3, 4 ary 5 dia -9.256, -9.393, -9.393, -9.248 ary -9.323 eV, tsirairay avy, raha ny IE an'ny glycerol sy 3PVA-(C10)2NaAlg kosa dia -5.157 sy -9.341 eV. Koa satria nihena ny sandan'ny IP noho ny fanampiana glycerol, dia nitombo ny fihetsiky ny molekiola, izay manatsara ny fampiharana ny molekiola modely PVA/NaAlg/glycerol amin'ny fitaovana elektrokimia.
Ny famaritana fahadimy ao amin'ny Tabilao 3 dia ny Log P, izay logaritma amin'ny coefficient fizarazarana ary ampiasaina hilazana raha hydrophilic na hydrophobic ny rafitra ianarana. Ny sandan'ny Log P ratsy dia manondro molekiola hydrophilic, midika izany fa mora levona anaty rano izy ary tsy dia levona anaty solvents organika. Ny sanda tsara dia manondro ny dingana mifanohitra amin'izany.
Mifototra amin'ny valiny azo, dia azo tsoahina fa hydrophilic avokoa ireo rafitra rehetra ireo, satria ny sandan'ny Log P (3PVA-(C10)2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly ary 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly) dia -3.537, -5.261, -6.342, -7.423 ary -8.504 tsirairay avy, raha toa kosa ny sandan'ny Log P an'ny glycerol dia -1.081 fotsiny ary ny 3PVA-(C10)2Na Alg dia -3.100 fotsiny. Midika izany fa hiova ny toetran'ny rafitra ianarana rehefa tafiditra ao anatin'ny rafitra ny molekiola rano.
Farany, ny fahafahan'ny rafitra rehetra miforona amin'ny alalan'ny PM6 dia kajiana ihany koa amin'ny alalan'ny fomba semi-empirika. Voamarika teo aloha fa ny fahafahan'ny ankamaroan'ny fitaovana miforona amin'ny alalan'ny fomba polarizability dia miankina amin'ny anton-javatra maro samihafa. Ny anton-javatra manan-danja indrindra dia ny haben'ny rafitra ianarana. Ho an'ny rafitra rehetra izay misy ny karazana fifandraisana voalohany eo amin'ny 3PVA sy 2NaAlg (ny fifandraisana dia mitranga amin'ny alalan'ny atôma karbônina laharana 10), ny fahafahan'ny rafitra miforona amin'ny alalan'ny fanampiana glycerol dia hatsaraina. Ny fahafahan'ny rafitra miforona amin'ny alalan'ny fomba polarizability dia mitombo avy amin'ny 29.690 Å ka hatramin'ny 35.076, 40.665, 45.177, 50.239 ary 54.638 Å noho ny fifandraisana amin'ny singa glycerol 1, 2, 3, 4 ary 5. Araka izany, hita fa ny molekiola modely manana ny fahafaha-mifamatotra ambony indrindra dia 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly, raha toa kosa ny molekiola modely manana ny fahafaha-mifamatotra ambany indrindra dia 3PVA-(C10)2NaAlg, izay 29.690 Å.
Ny fanombanana ny famaritana QSAR dia naneho fa ny rafitra maneho ny 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly no mihetsika indrindra amin'ny fifandraisana voalohany naroso.
Ho an'ny fomba fifandraisana faharoa eo amin'ny trimer PVA sy ny dimer NaAlg, ny valiny dia mampiseho fa mitovy amin'ireo natolotra tao amin'ny fizarana teo aloha ho an'ny fifandraisana voalohany ny fiampangana azy ireo. Ny rafitra rehetra dia tsy manana fiampangana elektronika, izay midika fa ao amin'ny toetry ny tany avokoa izy rehetra.
Araka ny asehon'ny Tabilao 4, ny sandan'ny TDM (kajy amin'ny ambaratonga PM6) an'ny Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg dia nitombo avy amin'ny 11.581 Debye ka hatramin'ny 15.756, 19.720, 21.756, 22.732, 15.507, ary 15.756 rehefa nihetsika tamin'ny singa glycerol 1, 2, 3, 4, 5, ary 6 ny Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg. Na izany aza, mihena ny angovo manontolo miaraka amin'ny fitomboan'ny isan'ny singa glycerol, ary rehefa mifandray amin'ny singa glycerol maromaro (1 hatramin'ny 6) ny Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg, dia − 996.985, − 1129.013, − 1267.211, − 1321.775, − 1418.964, ary − 1637.432 eV ny angovo manontolo.
Ho an'ny mety hisian'ny fifandraisana faharoa, ny IP, ny Log P ary ny polarizability dia kajy amin'ny ambaratongan'ny teôria PM6 ihany koa. Noho izany, dia nodinihin'izy ireo ny famaritana telo mahery vaika indrindra momba ny fihetsiky ny molekiola. Ho an'ireo rafitra maneho ny End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg mifandray amin'ny singa glycerol 1, 2, 3, 4, 5 ary 6, ny IP dia mitombo avy amin'ny −9.385 eV ka hatramin'ny −8.946, −8.848, −8.430, −9.537, −7.997 ary −8.900 eV. Na izany aza, ny sandan'ny Log P kajy dia ambany noho ny plasticization an'ny End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg miaraka amin'ny glycerol. Rehefa mitombo avy amin'ny 1 ka hatramin'ny 6 ny votoatin'ny glycerol, dia lasa -5.334, -6.415, -7.496, -9.096, -9.861 ary -10.53 ny sandany fa tsy -3.643. Farany, ny angon-drakitra momba ny polarization dia naneho fa ny fampitomboana ny votoatin'ny glycerol dia nahatonga ny fitomboan'ny polarization an'ny Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg. Ny polarization an'ny molekiola modely Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg dia nitombo avy amin'ny 31.703 Å ka hatramin'ny 63.198 Å taorian'ny fifandraisana tamin'ny singa glycerol 6. Zava-dehibe ny manamarika fa ny fampitomboana ny isan'ny singa glycerol amin'ny mety hisian'ny fifandraisana faharoa dia atao mba hanamafisana fa na dia eo aza ny isan'ny atôma maro sy ny rafitra sarotra, dia mbola mihatsara ny fahombiazana miaraka amin'ny fitomboan'ny votoatin'ny glycerol. Noho izany, azo lazaina fa ny modely PVA/Na Alg/glycerin misy dia afaka manolo ampahany amin'ny bateria lithium-ion, saingy ilaina ny fikarohana sy ny fampandrosoana bebe kokoa.
Ny famaritana ny fahafahan'ny velarana mifamatotra amin'ny adsorbate sy ny fanombanana ny fifandraisana miavaka eo amin'ireo rafitra dia mitaky fahalalana ny karazana fifamatorana misy eo amin'ny atôma roa, ny fahasarotan'ny fifandraisana intermolecular sy intramolecular, ary ny fizarana hakitroky ny elektrôna eo amin'ny velarana sy ny adsorbent. Ny hakitroky ny elektrôna eo amin'ny teboka manan-danja amin'ny fifamatorana (BCP) eo amin'ireo atôma mifandray dia tena ilaina amin'ny fanombanana ny tanjaky ny fifamatorana amin'ny fanadihadiana QTAIM. Arakaraka ny maha-avo ny hakitroky ny fiampangana elektrôna no maha-marin-toerana ny fifandraisana covalent ary, amin'ny ankapobeny, dia maha-avo ny hakitroky ny elektrôna amin'ireo teboka manan-danja ireo. Ankoatra izany, raha latsaky ny 0 ny hakitroky ny angovon'ny elektrôna manontolo (H(r)) sy ny hakitroky ny fiampangana Laplace (∇2ρ(r)), dia manondro ny fisian'ny fifandraisana covalent (ankapobeny). Etsy ankilany, rehefa mihoatra ny 0.54 ny ∇2ρ(r) sy H(r), dia manondro ny fisian'ny fifandraisana tsy covalent (akorany mihidy) toy ny fatorana hidrôzenina malemy, ny hery van der Waals ary ny fifandraisana elektrostatika. Ny fanadihadiana QTAIM dia naneho ny toetran'ny fifandraisana tsy covalent ao amin'ireo rafitra nodinihina araka ny aseho amin'ny Sary 7 sy 8. Mifototra amin'ny fanadihadiana, ireo molekiola modely maneho ny 3PVA − 2Na Alg sy Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg dia naneho fahamarinan-toerana ambony kokoa noho ireo molekiola mifandray amin'ny singa glycine samihafa. Izany dia satria fifandraisana tsy covalent maromaro izay miely patrana kokoa ao amin'ny rafitra alginate toy ny fifandraisana elektrostatika sy ny fatorana hidrôzenina dia ahafahan'ny alginate manamafy orina ny composite. Ankoatra izany, ny valin'ny fikarohanay dia mampiseho ny maha-zava-dehibe ny fifandraisana tsy covalent eo amin'ny molekiola modely 3PVA − 2Na Alg sy Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg sy ny glycine, izay manondro fa ny glycine dia mitana anjara toerana lehibe amin'ny fanovana ny tontolo elektronika amin'ny ankapobeny amin'ny composite.
Fanadihadiana QTAIM momba ny molekiola modely 3PVA − 2NaAlg mifandray amin'ny (a) 0 Gly, (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, ary (f) 5Gly.