Salamat sa pagbisita sa nature.com. An bersyon kan browser na saimong ginagamit igwa nin limitadong suporta sa CSS. Para sa pinakamarahay na eksperyensya, irinerekomendar niamo an paggamit kan pinakabagong bersyon kan browser (o i-off an compatibility mode sa Internet Explorer). Dugang pa, tanganing maseguro an padagos na suporta, an site na ini dai maglalaog nin mga estilo o JavaScript.
Huli sa abundang rekurso nin sodium, an mga bateryang sodium-ion (NIBs) nagrerepresentar nin sarong promising na alternatibong solusyon para sa pagtipig nin enerhiyang elektrokemikal. Sa ngonian, an mayor na ulang sa pag-uswag kan teknolohiya kan NIB iyo an kakulangan nin mga materyales na electrode na pwedeng magtipon/magluwas nin mga ion nin sodium sa halawig na panahon. Kaya, an katuyuhan kan pag-aadal na ini iyo na teoretikal na imbestigaran an epekto kan pagdagdag nin gliserol sa mga pinaghalo na polyvinyl alcohol (PVA) asin sodium alginate (NaAlg) bilang mga materyales kan NIB electrode. An pag-aadal na ini nakasentro sa elektroniko, thermal, asin quantitative structure-activity relationship (QSAR) na mga deskriptor kan mga polymer electrolyte base sa PVA, sodium alginate, asin glycerol blends. An mga propyedad na ini pig-iimbestigaran gamit an mga semi-empirikal na paagi asin density functional theory (DFT). Nin huli ta an pag-analisar kan estruktura nagbuyagyag kan mga detalye kan mga interaksiyon sa pag-ultanan kan PVA/alginate asin glycerol, an enerhiya kan band gap (Eg) pig-imbestigaran. An mga resulta nagpapahiling na an pagdagdag nin gliserol nagbubunga nin pagbaba kan halaga kan Eg sa 0.2814 eV. An molecular electrostatic potential surface (MESP) nagpapahiling kan distribusyon kan mga rehiyon na mayaman sa elektron asin pobre sa elektron asin mga molekular na karga sa bilog na sistema nin elektrolito. An mga parametro nin init na pinag-adalan kabali an enthalpy (H), entropy (ΔS), kapasidad nin init (Cp), Gibbs free energy (G) asin init nin pagporma. Dugang pa, nagkapirang quantitative structure-activity relationship (QSAR) descriptors arog kan total dipole moment (TDM), total energy (E), ionization potential (IP), Log P asin polarizability an pig-imbestigaran sa pag-aadal na ini. An mga resulta nagpahiling na an H, ΔS, Cp, G asin TDM naglangkaw sa paglangkaw kan temperatura asin laog nin gliserol. Mientrastanto, an init kan pormasyon, IP asin E nagbaba, na nagpauswag kan reaktibo asin polarisability. Dugang pa, sa pagdagdag nin gliserol, an boltahe kan selula naglangkaw sa 2.488 V. An mga kalkulasyon kan DFT asin PM6 base sa mga epektibong gastos na PVA/Na Alg glycerol-based electrolytes nagpapahiling na sinda pwedeng parsial na salidahan an mga bateryang lithium-ion huli sa saindang multifunctionality, alagad kaipuhan an dugang pang mga pagpapauswag asin pagsiyasat.
Dawa ngani an mga baterya na lithium-ion (LIBs) lakop na ginagamit, an saindang aplikasyon napapaatubang sa kadakol na limitasyon huli sa saindang halipot na buhay, halangkaw na gastos, asin mga kahaditan sa kaligtasan. An mga baterya na sodium-ion (SIBs) pwedeng magin sarong praktikal na alternatibo sa mga LIBs huli sa saindang mahiwas na pagkakaigwa, hababang gastos, asin bakong pagkahilo kan elementong sodium. An mga baterya na sodium-ion (SIBs) nagigin nang mas importanteng sistema nin pagtipig nin enerhiya para sa mga aparatong elektrokemikal1. An mga bateryang sodium-ion nagsasarig na gayo sa mga electrolyte tanganing mapadali an transportasyon nin ion asin makagibo nin kuryente2,3. An mga likidong elektrolito mayormenteng kompuesto nin mga asin na metal asin mga organikong solvent. An mga praktikal na aplikasyon nangangaipo nin maingat na pagkonsiderar kan kaligtasan kan mga likidong elektrolito, orog na kun an baterya napapairarom sa thermal o electrical stress4.
An mga bateryang sodium-ion (SIBs) piglalaoman na masalida sa mga bateryang lithium-ion sa maabot na panahon huli sa saindang kadakol na reserba sa kadagatan, bakong pagkahilo, asin hababang gastos sa materyales. An paggibo nin mga nanomateryales nagparikas kan pag'uswag kan mga aparato sa pagtipig nin datos, elektroniko, asin optikal. An dakulang hawak nin literatura nagpahiling kan aplikasyon kan manlaen-laen na nanostructures (halimbawa, mga metal oxide, graphene, nanotubes, asin fullerenes) sa mga baterya na sodium-ion. An pagsiyasat nakasentro sa paggibo nin mga materyales na anode, kaiba an mga polimer, para sa mga baterya na sodium-ion huli sa saindang pagkadakol nin gamit asin pagigin makikatood sa kapalibutan. An interes sa pagsiyasat sa larangan kan mga rechargeable polymer batteries daing duwa-duwa na madudugangan. An mga bagong materyales na polymer electrode na may mga pambihirang estruktura asin mga propyedad posibleng magbukas kan dalan para sa mga teknolohiya sa pagtipig nin enerhiya na dai nakakaraot sa kapalibutan. Dawa ngani an manlaen-laen na materyales nin polymer electrode pinag-aadalan na para gamiton sa mga baterya na sodium-ion, an larangan na ini yaon pa sa enot na yugto kan pag-uswag. Para sa mga baterya na sodium-ion, mas dakol na materyales na polimer na may manlaen-laen na estruktural na kumpigurasyon an kaipuhan na siyasaton. Base sa satuyang presenteng kaaraman sa mekanismo nin pagtipig kan mga ion nin sodium sa mga materyales na polymer electrode, pwedeng i-hypothesize na an mga grupo nin carbonyl, free radicals, asin heteroatoms sa conjugated system pwedeng magserbing aktibong lugar para sa interaksiyon sa mga ion nin sodium. Kaya, ini kritikal na maggibo nin mga bagong polimer na may halangkaw na densidad kan mga aktibong lugar na ini. An gel polymer electrolyte (GPE) sarong alternatibong teknolohiya na nagpapauswag kan pagigin masasarigan kan baterya, konduktibidad kan ion, mayong pagtagas, halangkaw na pagkamapag-ayon, asin marhay na performance12.
An mga matris nin polimer kabali an mga materyales arog kan PVA asin polyethylene oxide (PEO)13. An gel permeable polymer (GPE) nagpapa-immobilize kan likidong electrolyte sa polymer matrix, na nakakabawas kan peligro nin pagtagas kumpara sa mga komersyal na separator14. An PVA sarong sintetikong biodegradable na polimer. Igwa ining halangkaw na permittivity, barato asin bakong nakakahilo. An materyales midbid sa mga propyedad kaini na nagpoporma nin pelikula, kemikal na estabilidad asin pagdikit. Igwa man ini nin mga grupong functional (OH) asin halangkaw na cross-linking potential density15,16,17. An paghalo nin polimero, pagdagdag nin plasticizer, pagdagdag nin komposit asin mga teknika nin in situ polymerization ginamit tanganing mapakarhay an konduktibidad kan mga electrolyte na polimer na nakabase sa PVA tanganing mabawasan an kristalinidad kan matris asin dagdagan an pagkamapag-ayon kan kadena18,19,20.
An paghalo sarong importanteng paagi para sa paggibo nin mga materyales na polimero para sa mga aplikasyon sa industriya. An mga pinaghalo na polimero parateng ginagamit tanganing: (1) mapakarhay an mga propyedad sa pagproseso kan natural na mga polimero sa mga aplikasyon sa industriya; (2) pakarhayon an kemikal, pisikal, asin mekanikal na mga propyedad kan mga materyales na biodegradable; asin (3) makibagay sa marikas na pagbabago kan pangangaipo para sa mga bagong materyales sa industriya nin pagbalot nin kakanon. Bakong arog kan copolymerization, an paghalo nin polimero sarong proseso na hababa an gastos na naggagamit nin simpleng mga prosesong pisikal imbes na mga komplikadong prosesong kemikal tanganing makamtan an mga minamawot na mga propyedad21. Tanganing makabilog nin mga homopolimer, an manlaen-laen na polimer pwedeng makipag-interak sa paagi nin mga pwersa nin dipole-dipole, mga bogkos nin hidroheno, o mga komplikadong pagbalyo nin karga22,23. An mga pinaghalo na gibo sa natural asin sintetikong mga polimer pwedeng magkombinar nin marhay na biocompatibility na may marahayon na mga mekanikal na propyedad, na naggigibo nin superyor na materyales sa hababang gastos sa produksyon24,25. Kaya, nagkaigwa nin dakulang interes sa paggibo nin mga biorelevant na materyales na polimero sa paagi nin paghalo nin mga sintetiko asin natural na mga polimero. An PVA pwedeng isalak sa sodium alginate (NaAlg), cellulose, chitosan asin starch26.
An sodium alginate sarong natural na polimer asin anionic polysaccharide na kinua sa marine brown algae. An sodium alginate igwa nin β-(1-4)-linked D-mannuronic acid (M) asin α-(1-4)-linked L-guluronic acid (G) na inorganisar sa mga homopolymeric na porma (poly-M asin poly-G) asin heteropolymeric blocks (MG o GM)27. An laog asin relatibong ratio kan mga bloke nin M asin G igwa nin mahalagang epekto sa mga kemikal asin pisikal na mga propyedad kan alginate28,29. An sodium alginate lakop na ginagamit asin pinag-aadalan huli sa biodegradability, biocompatibility, hababang gastos, marhay na mga propyedad sa pagbilog nin pelikula, asin bakong toxicity. Alagad, an dakulang bilang nin mga libreng hydroxyl (OH) asin carboxylate (COO) na mga grupo sa kadena nin alginate ginigibo an alginate na halangkaw an hydrophilic. Alagad, an alginate igwa nin maluyang mekanikal na mga propyedad huli sa saiyang pagkamaluya asin pagkamatagas. Kaya, an alginate pwedeng isalak sa ibang mga sintetikong materyales tanganing mapakarhay an pagkasensitibo sa tubig asin mga mekanikal na propyedad30,31.
Bago magdisenyo nin mga bagong materyales sa electrode, an mga kalkulasyon kan DFT parateng ginagamit tanganing ebalwaron an pagigin posible kan paggibo nin mga bagong materyales. Dugang pa, an mga siyentipiko naggagamit nin molekular na pagmodelo tanganing kumpirmaron asin hulaan an mga resulta kan eksperimento, makatipid nin oras, mabawasan an basurang kemikal, asin mahulaan an gawi-gawi nin interaksiyon32. An pagmodelo nin molekula nagin sarong mapuwersang asin importanteng sanga nin siyensya sa kadakol na larangan, kabali an siyensya nin mga materyales, nanomateryales, kimika sa pagkwenta, asin pagdiskubre nin droga33,34. Gamit an mga programa sa pagmodelo, an mga siyentipiko direktang makakakua nin datos molekular, kabali an enerhiya (init nin pagporma, potensyal nin ionisasyon, enerhiya nin aktibasyon, asin iba pa) asin heometriya (mga anggulo nin bogkos, laba nin bogkos, asin mga anggulo nin pagbirik)35. Dugang pa, an mga elektronikong propyedad (charge, HOMO asin LUMO band gap energy, electron affinity), mga spectral propyedad (karakteristikong mga vibrational mode asin intensidad arog kan FTIR spectra), asin mga bulk properties (volume, diffusion, viscosity, modulus, asin iba pa)36 pwedeng makalkulo.
An LiNiPO4 nagpapahiling nin mga potensyal na bentaha sa pakikipagkumpetensya sa mga materyales na positibong electrode na baterya na lithium-ion huli sa halangkaw na densidad nin enerhiya (boltahe sa pagtrabaho na mga 5.1 V). Tanganing lubos na magamit an bentaha kan LiNiPO4 sa rehiyon na may halangkaw na boltahe, kaipuhan na ibaba an boltahe sa pagtrabaho huli ta an presenteng pigdedevelop na halangkaw na boltahe na electrolyte pwede sanang magdanay na medyo estable sa mga boltahe na mas hababa sa 4.8 V. Zhang et al. nag-imbestigar kan doping kan gabos na 3d, 4d, asin 5d transition metals sa Ni site kan LiNiPO4, pinili an mga doping pattern na may marahayon na electrochemical performance, asin pig-adjust an working voltage kan LiNiPO4 mantang pinapadanay an relatibong estabilidad kan electrochemical performance kaini. An pinakahababang boltahe sa pagtrabaho na saindang nakua iyo an 4.21, 3.76, asin 3.5037 para sa Ti, Nb, asin Ta-doped LiNiPO4, sunod-sunod.
Kaya, an katuyuhan kan pag-aadal na ini iyo na teoretikal na imbestigaran an epekto kan gliserol bilang sarong plasticizer sa mga elektronikong propyedad, mga deskriptor kan QSAR asin mga propyedad sa init kan sistemang PVA/NaAlg gamit an mga kalkulasyon sa mekanikal na quantum para sa aplikasyon kaini sa mga rechargeable ion-ion na baterya. An mga interaksiyon molekular sa pag-ultanan kan modelong PVA/NaAlg asin gliserol pinag-analisar gamit an quantum atomic theory of molecules ni Bader (QTAIM).
An modelo nin molekula na nagrerepresentar kan interaksiyon kan PVA sa NaAlg dangan sa gliserol pig-optimize gamit an DFT. An modelo kinarkulo gamit an Gaussian 0938 software sa Spectroscopy Department, National Research Center, Cairo, Egypt. An mga modelo pig-optimize gamit an DFT sa B3LYP/6-311G(d, p) level39,40,41,42. Tanganing ma-verify an interaksiyon sa pag-ultanan kan mga pinag-adalan na modelo, an mga pag-aadal sa frequency na ginibo sa parehong lebel nin teorya nagpapahiling kan estabilidad kan na-optimize na heometriya. An kawaran nin mga negatibong frekuensya sa gabos na mga pig-ebalwar na mga frekuensya nagpapahiling kan pig-infer na estruktura sa tunay na positibong minima sa ibabaw kan potensyal na enerhiya. An mga pisikal na parametro arog kan TDM, HOMO/LUMO band gap energy asin MESP kinarkulo sa parehong quantum mechanical na lebel kan teorya. Dugang pa, an nagkapirang mga parametro sa init arog kan pinal na init kan pagporma, libreng enerhiya, entropiya, enthalpy asin kapasidad nin init kinarkulo gamit an mga pormula na itinao sa Table 1. An mga pinag-adalan na modelo ipinasairarom sa quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) analysis tanganing mamidbid an mga interaksiyon na nangyayari sa ibabaw kan mga pinag-adalan na estruktura. An mga kalkulasyon na ini ginibo gamit an “output=wfn” na pagboot sa Gaussian 09 software code dangan pig-visualize gamit an Avogadro software code43.
Kun saen an E iyo an panlaog na enerhiya, an P iyo an presyon, an V iyo an volume, an Q iyo an pagbalyo nin init sa pag-ultanan kan sistema asin kan kapalibutan kaini, an T iyo an temperatura, an ΔH iyo an pagbabago kan entalpiya, an ΔG iyo an pagbabago kan libreng enerhiya, an ΔS iyo an pagbabago kan entropiya, an a asin b iyo an mga parametro nin pagyugyog, an q iyo an karga kan atomo, asin an C iyo an mga dentomic electronity, 4545. Sa katapustapusi, an parehong mga estruktura na-optimize asin an mga parametro kan QSAR kinarkulo sa lebel kan PM6 gamit an SCIGRESS software code46 sa Spectroscopy Department kan National Research Center sa Cairo, Egypt.
Sa samong nakaaging trabaho47, pig-ebalwar niamo an pinakaposibleng modelo na naglaladawan kan interaksiyon kan tolong yunit nin PVA sa duwang yunit nin NaAlg, na an gliserol nagseserbing plasticizer. Siring sa nasambit sa itaas, igwa nin duwang posibilidad para sa interaksiyon kan PVA asin NaAlg. An duwang modelo, na pigdesignar na 3PVA-2Na Alg (base sa numero nin carbon 10) asin Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg, igwa kan pinakasadit na halaga kan energy gap48 kumpara sa ibang mga estrukturang pigkonsiderar. Kaya, an epekto kan pagdagdag nin Gly sa pinakaposibleng modelo kan PVA/Na Alg blend polymer pinag-adalan gamit an huring duwang estruktura: 3PVA-(C10)2Na Alg (na inaapod na 3PVA-2Na Alg para sa pagiging simple) asin Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg. Susog sa literatura, an PVA, NaAlg asin glycerol pwedeng magbilog sana nin maluyang mga hydrogen bond sa pag-ultanan kan mga hydroxyl functional groups. Nin huli ta an PVA trimer asin an NaAlg asin glycerol dimer igwa nin nagkapirang grupo nin OH, an pagkontak pwedeng marealisar sa paagi kan saro sa mga grupo nin OH. An Pigura 1 nagpapahiling kan interaksiyon sa pag-ultanan kan modelong molekula nin gliserol asin kan modelong molekula na 3PVA-2Na Alg, asin an Pigura 2 nagpapahiling kan ginibo na modelo kan interaksiyon sa pag-ultanan kan modelong molekula na Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg asin manlaen-laen na konsentrasyon nin gliserol.
Mga na-optimize na estruktura: (a) Gly asin 3PVA − 2Na Alg nakikipag-ulay sa (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, asin (f) 5 Gly.
An mga na-optimize na estruktura kan Term 1Na Alg- 3PVA –Mid 1Na Alg na nakikipag-ulay sa (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, asin (f) 6 Gly.
An enerhiya kan electron band gap sarong importanteng parametro na dapat konsideraron kun pig-aadalan an reaktibo kan arin man na materyales kan electrode. Nin huli ta ini naglaladawan kan gawi-gawi kan mga elektron kun an materyal napapairarom sa panluwas na mga pagbabago. Kaya, kaipuhan na matantya an mga enerhiya kan electron band gap kan HOMO/LUMO para sa gabos na estrukturang pinag-adalan. An Table 2 nagpapahiling kan mga pagbabago sa HOMO/LUMO na mga enerhiya kan 3PVA-(C10)2Na Alg asin Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg huli sa pagdagdag nin gliserol. Susog sa ref47, an Eg na halaga kan 3PVA-(C10)2Na Alg 0.2908 eV, mantang an Eg na halaga kan estruktura na nagpapahiling kan probabilidad kan ikaduwang interaksiyon (ie, Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg) 0.5706 eV.
Alagad, napag-araman na an pagdagdag nin gliserol nagresulta sa dikit na pagbabago sa halaga kan Eg kan 3PVA-(C10)2Na Alg. Kun an 3PVA-(C10)2NaAlg nakipag-interak sa 1, 2, 3, 4 asin 5 na mga yunit nin gliserol, an mga halaga kan Eg kaini nagin 0.302, 0.299, 0.308, 0.289 asin 0.281 eV, sunod-sunod. Alagad, igwa nin sarong mahalagang pananaw na pagkatapos na magdagdag nin 3 yunit nin gliserol, an halaga kan Eg nagin mas sadit kisa sa 3PVA-(C10)2Na Alg. An modelo na nagrerepresentar kan interaksiyon kan 3PVA-(C10)2Na Alg na may limang yunit nin gliserol iyo an pinakaposibleng modelo nin interaksiyon. Nangangahulugan ini na mantang nagdadakula an bilang kan mga yunit nin gliserol, nagdadakula man an posibilidad nin interaksiyon.
Mientrastanto, para sa ikaduwang probabilidad nin interaksiyon, an mga enerhiya kan HOMO/LUMO kan mga molekula kan modelo na nagrerepresentar kan Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 1Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 2Gly, Term 1Na Alg − 3PVA – 3PVA – 3PVA-Na Algly, Term 1Gly Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 4Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 5Gly asin Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 6Gly nagigin 1.343, 1.34 7, 0.976, 0.067, 0.044, asin V sunod-sunod. An Table 2 nagpapahiling kan kinakalkulong mga enerhiya kan HOMO/LUMO band gap para sa gabos na estruktura. Dugang pa, an parehong gawi-gawi kan mga probabilidad nin interaksiyon kan enot na grupo inuutro digdi.
An teorya kan banda sa pisika kan solidong estado nagsasabi na mantang an band gap kan sarong materyal na electrode nagbaba, an elektronikong konduktibidad kan materyal nagdadakula. An doping sarong komun na paagi tanganing mabawasan an band gap kan mga materyales na sodium-ion cathode. Jiang asin iba pa. naggamit nin Cu doping tanganing mapakarhay an elektronikong konduktibidad kan mga materyales na may mga patong na β-NaMnO2. Gamit an mga kalkulasyon kan DFT, nadiskubre ninda na an doping nagpababa kan band gap kan materyal poon 0.7 eV sagkod 0.3 eV. Ini nagpapahiling na an Cu doping nagpapauswag kan elektronikong konduktibidad kan materyal na β-NaMnO2.
An MESP tinatawan nin kahulugan bilang an enerhiya nin interaksiyon sa pag-ultanan kan distribusyon kan molekular na karga asin sarong positibong karga. An MESP pigkokonsiderar na sarong epektibong kasangkapan para sa pagsabot asin pag-interpretar kan mga kemikal na propyedad asin reaktibo. An MESP pwedeng gamiton tanganing masabutan an mga mekanismo kan mga interaksiyon sa pag-ultanan kan mga materyales na polimero. Ilinaladawan kan MESP an distribusyon kan karga sa laog kan pinag-aadalan na compound. Dugang pa, an MESP nagtatao nin impormasyon manungod sa mga aktibong lugar sa mga materyales na pig-aadalan32. An Pigura 3 nagpapahiling kan mga MESP plot kan 3PVA-(C10) 2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 2Gly, asin Algly 3PVA-(C10) 2Na Alg − 5Gly pigprediktar sa B3LYP/6-311G(d, p) na lebel kan teorya.
An mga kontur kan MESP kinakalkulo gamit an B3LYP/6-311 g(d, p) para sa (a) Gly asin 3PVA − 2Na Alg na nakikipag-ulay sa (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, asin (f) 5 Gly.
Mientrastanto, an Fig. 4 nagpapahiling kan mga kinakalkulong resulta kan 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 1Na Alg − 4Gly, Term 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg- 5gly asin Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 6Gly, sunod-sunod. An kinakalkulong MESP pigrerepresentar bilang sarong gawi-gawi sa kontur. An mga linya nin kontur pigrerepresentar nin manlaen-laen na kolor. An lambang kolor nagrerepresentar nin manlaen-laen na halaga nin electronegativity. An pulang kolor nagpapahiling kan mga lugar na halangkaw an elektronegatibo o reaktibo. Mientrastanto, an kolor na giyaw nagrerepresentar kan mga neutral na lugar 49, 50, 51 sa estruktura. An mga resulta kan MESP nagpahiling na an reaktibo kan 3PVA-(C10)2Na Alg naglangkaw sa paglangkaw kan pulang kolor sa palibot kan mga pinag-adalan na modelo. Mientras tanto, an intensidad kan pulang kolor sa MESP map kan Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg model molecule nagbaba huli sa interaksiyon sa manlaen-laen na laog nin gliserol. An pagbabago sa distribusyon kan pulang kolor sa palibot kan propuestong estruktura nagpapahiling kan reaktibo, mantang an paglangkaw kan intensidad nagkukumpirma kan paglangkaw kan electronegativity kan 3PVA-(C10)2Na Alg model molecule huli sa paglangkaw kan laog kan gliserol.
B3LYP/6-311 g(d, p) kinakalkulo an MESP Term kan 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg na nakikipag-ulay sa (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, asin (f) 6 Gly.
An gabos na propuestong estruktura igwa kan saindang mga parametro sa init arog kan enthalpy, entropy, kapasidad nin init, libreng enerhiya asin init nin pagporma na kinakalkulo sa manlaen-laen na temperatura sa laog kan 200 K sagkod 500 K. Tanganing iladawan an gawi-gawi kan mga sistemang pisikal, dugang pa sa pag-adal kan saindang gawi-gawi sa elektroniko, kaipuhan man na pag-adalan an saindang gawi-gawi sa init bilang sarong function kan saindang interaksyon sa lambang saro, na pwedeng mangyari sa lambang saro kinakalkulo gamit an mga ekwasyon na itinao sa Table 1. An pag-aadal kan mga parametrong ini nin init pigkokonsiderar na sarong importanteng indikasyon kan pagigin masimbag asin estabilidad kan siring na mga sistemang pisikal sa manlaen-laen na temperatura.
Kun manungod sa enthalpy kan PVA trimer, ini enot na nagrereact sa NaAlg dimer, dangan sa paagi kan OH group na nakadikit sa carbon atom #10, asin sa katapustapusi sa glycerol. An enthalpy sarong sukol kan enerhiya sa sarong sistemang termodinamiko. An enthalpy katumbas kan total na init sa sarong sistema, na katumbas kan panlaog na enerhiya kan sistema kaiba an produkto kan volume asin pressure kaini. Sa ibang pagtaram, an entalpiya nagpapahiling kun gurano kadakol na init asin trabaho an idinadagdag o hinahale sa sarong substansya52.
An Pigura 5 nagpapahiling kan mga pagbabago sa entalpiya sa panahon kan reaksyon kan 3PVA-(C10)2Na Alg na may manlaen-laen na konsentrasyon nin gliserol. An mga pagpahalipot na A0, A1, A2, A3, A4, asin A5 nagrerepresentar kan mga modelong molekula na 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, asin 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly, sunod-sunod. An Pigura 5a nagpapahiling na an enthalpy nagdadakula sa paglangkaw kan temperatura asin laog kan gliserol. An enthalpy kan estruktura na nagrerepresentar kan 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly (ie, A5) sa 200 K iyo an 27.966 cal/mol, mantang an enthalpy kan estruktura na nagrerepresentar kan 3PVA- 2NaAlg sa 200 K iyo an 13.490 cal/mol. Sa katapustapusi, nin huli ta an enthalpy positibo, an reaksyon na ini endothermic.
An entropiya tinatawan nin kahulugan bilang sarong sukol kan dai makukuang enerhiya sa sarong saradong sistemang termodinamiko asin parati pigkokonsiderar bilang sarong sukol kan pagkadisturbo kan sistema. An Pigura 5b nagpapahiling kan pagbabago sa entropy kan 3PVA-(C10)2NaAlg sa temperatura asin kun pano ini nakikipag-interak sa manlaen-laen na yunit nin gliserol. An graph nagpapahiling na an entropy nagbabago nin linear mantang an temperatura nagdadakula poon 200 K sagkod 500 K. An Pigura 5b malinaw na nagpapahiling na an entropy kan 3PVA-(C10)2Na Alg na modelo may tendensiyang 200 cal/K/mol sa 200 K huli ta an 3PVA-(C10)2Na Alg na modelo nagpapahiling nin mas dikit na disorder na lattice. Mantang nagdadakula an temperatura, an 3PVA-(C10)2Na Alg na modelo nagigin disordered asin nagpapaliwanag kan paglangkaw kan entropy sa paglangkaw kan temperatura. Dugang pa, malinaw na an estruktura kan 3PVA-C10 2Na Alg- 5 Gly igwa kan pinakahalangkaw na halaga nin entropy.
An parehong gawi-gawi nahihiling sa Figure 5c, na nagpapahiling kan pagbabago sa kapasidad nin init sa temperatura. An kapasidad nin init iyo an kantidad nin init na kaipuhan tanganing mabago an temperatura kan sarong tinaong kantidad nin substansya nin 1 °C47. An Pigura 5c nagpapahiling kan mga pagbabago sa kapasidad nin init kan modelong molekula na 3PVA-(C10)2NaAlg huli sa mga interaksiyon sa 1, 2, 3, 4, asin 5 na mga yunit nin gliserol. An pigura nagpapahiling na an kapasidad nin init kan modelong 3PVA-(C10)2NaAlg nagdadakula nin linear sa temperatura. An naobserbaran na paglangkaw kan kapasidad nin init sa paglangkaw kan temperatura pig-aatribwir sa mga pagyugyog nin init kan phonon. Dugang pa, igwa nin ebidensya na an paglangkaw kan laog kan gliserol nagdadara sa paglangkaw kan kapasidad nin init kan modelong 3PVA-(C10)2NaAlg. Dugang pa, an estruktura nagpapahiling na an 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly igwa kan pinakahalangkaw na halaga nin kapasidad nin init kumpara sa ibang mga estruktura.
An ibang mga parametro arog kan libreng enerhiya asin huring init kan pormasyon kinarkulo para sa mga pinag-adalan na estruktura asin ipinapahiling sa Figure 5d asin e, sunod-sunod. An huring init kan pagporma iyo an init na pinaluwas o nasusupsop sa panahon kan pagporma nin sarong purong substansya gikan sa mga elementong minakompuesto kaini sa irarom nin danay na presyon. An libreng enerhiya pwedeng tawan nin kahulugan bilang sarong propyedad na kapareho kan enerhiya, arin na baga, an halaga kaini nakadepende sa kantidad kan substansya sa lambang estadong termodinamiko. An libreng enerhiya asin init kan pagporma kan 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly iyo an pinakahababa asin -1318.338 asin -1628.154 kcal/mol, sunod-sunod. Sa kabaliktaran, an estruktura na nagrerepresentar kan 3PVA-(C10)2NaAlg igwa kan pinakahalangkaw na libreng enerhiya asin mga halaga nin init nin pagporma na -690.340 asin -830.673 kcal/mol, sunod-sunod, kumpara sa ibang mga estruktura. Siring sa ipinapahiling sa Pigura 5, an manlaen-laen na mga propyedad nin init nagbabago huli sa interaksiyon sa gliserol. An Gibbs free energy negatibo, na nagpapahiling na an propuestong estruktura estable.
Kinarkulo kan PM6 an mga parametro nin init kan purong 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) 3-3 Gly (3PVA-A Alg) (C10) 2Na Alg − 4 Gly (modelo A4), asin 3PVA- (C10) 2Na Alg − 5 Gly (modelo A5), kun saen (a) iyo an enthalpy, (b) entropy, (c) kapasidad nin init, (d) libreng enerhiya, asin (e) init kan pagporma.
Sa ibong na lado, an ikaduwang paagi nin interaksiyon sa pag-ultanan kan PVA trimer asin dimeric NaAlg nangyayari sa terminal asin middle OH na mga grupo sa estruktura kan PVA trimer. Siring sa enot na grupo, an mga parametro nin init kinarkulo gamit an parehong lebel nin teorya. An Pigura 6a-e nagpapahiling kan mga pagkakaiba-iba kan enthalpy, entropy, kapasidad nin init, libreng enerhiya asin, sa katapustapusi, init kan pagporma. An mga pigura 6a-c nagpapahiling na an enthalpy, entropy asin kapasidad nin init kan Term 1 NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg nagpapahiling kan parehong gawi-gawi kan enot na grupo kun nakikipag-ulay sa 1, 2, 3, 4, 5 asin 6 na mga yunit nin gliserol. Dugang pa, an saindang mga halaga luway-luway na nagdadakula sa paglangkaw kan temperatura. Dugang pa, sa propuestong Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg na modelo, an mga halaga nin enthalpy, entropy asin kapasidad nin init naglangkaw sa paglangkaw kan laog kan gliserol. An mga pagpahalipot na B0, B1, B2, B3, B4, B5 asin B6 nagrerepresentar kan minasunod na mga estruktura nin magkasunod: 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 Na Alg- 2 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 asin Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly. Siring sa ipinapahiling sa Fig. 6a–c, malinaw na an mga halaga kan enthalpy, entropy asin kapasidad nin init nagdadakula mantang an bilang kan mga yunit nin gliserol nagdadakula poon 1 sagkod 6.
Kinarkulo kan PM6 an mga parametro nin init kan purong 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 PVA-Mid 11 Na Alg – 3 Gly (modelo B3), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 4 Gly (modelo B4), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 5 Gly (modelo B5), asin Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 6 Gly (modelo B5), kabali an enpy (modelo B5) entropy, (c) kapasidad nin init, (d) libreng enerhiya, asin (e) init nin pagporma.
Dugang pa, an estruktura na nagrerepresentar kan Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg- 6 Gly igwa kan pinakahalangkaw na halaga nin enthalpy, entropy asin kapasidad nin init kumpara sa ibang mga estruktura. Sa mga ini, an saindang mga halaga naglangkaw gikan sa 16.703 cal/mol, 257.990 cal/mol/K asin 131.323 kcal/mol sa Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg pasiring sa 33.223 cal/mol, 420.038 cal/mol/mol/mol/mol sa Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly, sunod-sunod.
Alagad, an mga Pigura 6d asin e nagpapahiling kan pagsarig sa temperatura kan libreng enerhiya asin an huring init kan pagporma (HF). An HF pwedeng tawan nin kahulugan bilang an pagbabago kan enthalpy na nangyayari kun an sarong mole kan sarong substansya napoporma gikan sa mga elemento kaini sa irarom nin natural asin pamantayan na kondisyon. Malinaw sa pigura na an libreng enerhiya asin an huring init kan pagporma kan gabos na pinag-adalan na estruktura nagpapahiling nin linear na pagsarig sa temperatura, an boot sabihon, sinda luway-luway asin linear na nagdadakula sa paglangkaw kan temperatura. Dugang pa, an pigura nagkumpirma man na an estruktura na nagrerepresentar kan Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly igwa kan pinakahababang libreng enerhiya asin pinakahababang HF. An duwang parametro nagbaba gikan sa -758.337 sagkod -899.741 K cal/mol sa terminong 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly sagkod -1,476.591 asin -1,828.523 K cal/mol. Malinaw sa mga resulta na an HF nagbaba sa paglangkaw kan mga yunit nin gliserol. Nangangahulugan ini na huli sa paglangkaw kan mga grupong functional, an reaktibo nagdadakula man asin kun kaya mas dikit na enerhiya an kaipuhan tanganing magibo an reaksyon. Ini nagkukumpirma na an plasticized PVA/NaAlg pwedeng gamiton sa mga baterya huli sa halangkaw na reaktibo kaini.
Sa pankagabsan, an mga epekto kan temperatura nababanga sa duwang klase: mga epekto sa hababang temperatura asin mga epekto sa halangkaw na temperatura. An mga epekto kan hababang temperatura orog na namamatean sa mga nasyon na namumugtak sa halangkaw na latitud, arog kan Greenland, Canada, asin Rusya. Kun tiglipot, an temperatura kan aire sa luwas sa mga lugar na ini mas hababa nanggad sa zero degrees Celsius. An lawig nin buhay asin performance kan mga bateryang lithium-ion pwedeng maapektaran kan hababang temperatura, orog na idtong mga ginagamit sa mga plug-in hybrid electric vehicles, purong electric vehicles, asin hybrid electric vehicles. An pagbiyahe sa espasyo saro pang malipot na kapalibutan na nangangaipo nin mga bateryang lithium-ion. Halimbawa, an temperatura sa Mars puedeng bumaba sagkod sa -120 degrees Celsius, na nagtatao nin dakulang kaolangan sa paggamit nin mga bateryang lithium-ion sa mga spacecraft. An hababang temperatura nin operasyon pwedeng magresulta sa pagbaba kan charge transfer rate asin chemical reaction activity kan mga lithium-ion batteries, na nagreresulta sa pagbaba kan diffusion rate kan mga lithium ions sa laog kan electrode asin ionic conductivity sa electrolyte. An pagkaraot na ini nagbubunga nin nabawasan na kapasidad asin kapangyarihan nin enerhiya, asin minsan ngani nabawasan na performance53.
An epekto kan halangkaw na temperatura nangyayari sa mas mahiwas na hanay nin mga kapalibutan nin aplikasyon, kabali an mga kapalibutan na halangkaw asin hababang temperatura, mantang an epekto nin hababang temperatura limitado sa mga kapalibutan nin aplikasyon na hababa an temperatura. An epekto kan hababang temperatura sa pangenot nadedeterminaran kan temperatura kan palibot, mantang an epekto kan halangkaw na temperatura parateng mas eksaktong inaatribwir sa halangkaw na temperatura sa laog kan baterya na lithium-ion sa panahon nin operasyon.
An mga bateryang lithium-ion nagbubunga nin init sa irarom nin halangkaw na kondisyon nin kuryente (kaiba an marikas na pagkarga asin marikas na pagdiskarga), na nagigin dahelan kan paglangkaw kan temperatura sa laog. An pagkabantad sa halangkaw na temperatura pwede man na magcausa nin pagkaraot kan performance kan baterya, kabali an pagkawara kan kapasidad asin kuryente. Sa parati, an pagkawara kan lithium asin an pagbawi kan mga aktibong materyales sa halangkaw na temperatura nagdadara sa pagkawara kan kapasidad, asin an pagkawara kan kapangyarihan huli sa paglangkaw kan panlaog na resistensya. Kun an temperatura dai na makontrol, nangyayari an thermal runaway, na sa nagkapirang kaso pwedeng magresulta sa kusang pagkasulo o dawa pagsabog.
An mga kalkulasyon kan QSAR sarong paagi nin pagmodelo sa pagkwenta o matematikal na ginagamit tanganing mamidbid an mga relasyon sa pag-ultanan kan aktibidad biyolohikal asin mga estruktural na propyedad kan mga compound. An gabos na dinisenyong molekula na-optimize asin an nagkapirang mga propyedad kan QSAR kinarkulo sa lebel kan PM6. An Table 3 naglista kan nagkapira sa mga kinakalkulong QSAR descriptor. An mga halimbawa kan siring na mga deskriptor iyo an karga, TDM, total na enerhiya (E), potensyal nin ionisasyon (IP), Log P, asin polarizability (hilingon an Table 1 para sa mga pormula tanganing madeterminaran an IP asin Log P).
An mga resulta kan kalkulasyon nagpapahiling na an total na karga kan gabos na pinag-adalan na estruktura zero nin huli ta sinda yaon sa ground state. Para sa enot na probabilidad nin interaksiyon, an TDM kan gliserol 2.788 Debye asin 6.840 Debye para sa 3PVA-(C10) 2Na Alg, mantang an mga halaga kan TDM naglangkaw sa 17.990 Debye, 8.848 Debye, 5.874 Debye, 7.658 Debye asin Debye kun nuarin Debye 277.7. 3PVA-(C10) 2Na Alg nakipag-interak sa 1, 2, 3, 4 asin 5 na yunit nin gliserol, sunod-sunod. Kun mas halangkaw an halaga kan TDM, mas halangkaw an reaktibo kaini sa kapalibutan.
An total na enerhiya (E) kinarkulo man, asin an mga halaga kan E kan gliserol asin 3PVA-(C10)2 NaAlg nakua na -141.833 eV asin -200092.503 eV, sunod-sunod. Mientras tanto, an mga estruktura na nagrerepresentar kan 3PVA-(C10)2 NaAlg nakikipag-interak sa 1, 2, 3, 4 asin 5 na mga yunit nin gliserol; An E nagigin -996.837, -1108.440, -1238.740, -1372.075 asin -1548.031 eV, sunod-sunod. An paglangkaw kan laog kan gliserol nagdadara sa pagbaba kan total na enerhiya asin kun kaya sa paglangkaw kan reaktibo. Base sa kalkulasyon kan total na enerhiya, natapos na an modelong molekula, na iyo an 3PVA-2Na Alg-5 Gly, mas reaktibo kisa sa ibang mga modelong molekula. An pangyayaring ini konektado sa saindang estruktura. An 3PVA-(C10)2NaAlg igwa sanang duwang -COONa na grupo, mantang an ibang mga estruktura igwa nin duwang -COONa na grupo alagad nagdadara nin nagkapirang grupo nin OH, na nangangahulugan na an saindang reaktibo sa kapalibutan nagdadakula.
Dugang pa, an mga enerhiya nin ionisasyon (IE) kan gabos na estruktura pigkokonsiderar sa pag-aadal na ini. An enerhiya nin ionisasyon sarong importanteng parametro para sa pagsukol kan reaktibo kan pinag-aadalan na modelo. An enerhiyang kaipuhan tanganing maghiro an sarong elektron hale sa sarong punto kan sarong molekula pasiring sa daing sagkod inaapod na enerhiya nin ionisasyon. Ini nagrerepresentar kan grado nin ionisasyon (ie reaktibo) kan molekula. Kun mas halangkaw an enerhiya nin ionisasyon, mas hababa an reaktibo. An mga resulta kan IE kan 3PVA-(C10)2NaAlg na nakikipag-ulay sa 1, 2, 3, 4 asin 5 na mga yunit nin gliserol iyo an -9.256, -9.393, -9.393, -9.248 asin -9.323 eV, sunod-sunod, mantang an mga IE kan gliserol asin 3.323 eV(C10)2NaAlg iyo an -9.256 asin -9.341 eV, sunod-sunod. Nin huli ta an pagdagdag nin gliserol nagresulta sa pagbaba kan halaga kan IP, an molekular na reaktibo naglangkaw, na nagpapauswag kan aplikabilidad kan PVA/NaAlg/gliserol na modelong molekula sa mga aparatong elektrokemikal.
An ikalimang deskriptor sa Table 3 iyo an Log P, na iyo an logarithm kan partition coefficient asin ginagamit sa paglaladawan kun baga an estrukturang pig-aadalan hydrophilic o hydrophobic. An negatibong halaga kan Log P nagpapahiling nin sarong hydrophilic na molekula, na an boot sabihon ini madaling matunaw sa tubig asin maluyang matunaw sa mga organikong solvent. An positibong halaga nagpapahiling kan kabaliktaran na proseso.
Base sa mga nakuang resulta, puwedeng magkonklusyon na an gabos na estruktura hydrophilic, nin huli ta an saindang mga halaga nin Log P �(3PVA-(C10)2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly(C10)(C10) 4Gly asin 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly) iyo an -3.537, -5.261, -6.342, -7.423 asin -8.504, sunod-sunod, mantang an Log P na halaga kan gliserol iyo sana an -1.081 asin an 3PVA-(C10)2Na Alg −1003 sana. Nangangahulugan ini na an mga propyedad kan estrukturang pig-aadalan magbabago mantang an mga molekula nin tubig piglalaog sa estruktura kaini.
Sa katapustapusi, an mga polarizabilities kan gabos na estruktura kinakalkulo man sa lebel kan PM6 gamit an sarong semi-empirikal na paagi. Narisa na kaidto na an polarisability kan kadaklan na materyales nakadepende sa manlaen-laen na mga bagay. An pinaka-importanteng bagay iyo an kadakulaan kan estruktura na pig-aadalan. Para sa gabos na estruktura na imbuelto an enot na klase nin interaksiyon sa pag-ultanan kan 3PVA asin 2NaAlg (an interaksiyon nangyayari sa paagi kan atomo nin carbon numero 10), an polarisability napauswag sa paagi nin pagdagdag nin gliserol. An polarizability nagdadakula poon 29.690 Å sagkod 35.076, 40.665, 45.177, 50.239 asin 54.638 Å huli sa mga interaksiyon sa 1, 2, 3, 4 asin 5 na mga yunit nin gliserol. Kaya, nadiskubre na an modelong molekula na may pinakahalangkaw na polarisability iyo an 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly, mantang an modelong molekula na may pinakahababang polarisability iyo an 3PVA-(C10)2NaAlg, na 29.690 Å.
An ebalwasyon kan mga QSAR descriptor naghayag na an estruktura na nagrerepresentar kan 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly iyo an pinaka-reaktibo para sa enot na propuestong interaksiyon.
Para sa ikaduwang paagi nin interaksiyon sa pag-ultanan kan PVA trimer asin kan NaAlg dimer, an mga resulta nagpapahiling na an saindang mga singil kapareho kan mga iprinoponer sa nakaaging seksyon para sa enot na interaksiyon. An gabos na estruktura igwa nin zero electronic charge, na nangangahulugan na sinda gabos yaon sa ground state.
Siring sa ipinapahiling sa Table 4, an mga halaga kan TDM (na kinakalkulo sa lebel kan PM6) kan Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg naglangkaw gikan sa 11.581 Debye pasiring sa 15.756, 19.720, 21.756, 22.732, 15.507, 15.577, Na Alg asin Alg 15.75 kun an Term −575. 3PVA-Mid 1 Na Alg nagreak sa 1, 2, 3, 4, 5, asin 6 na yunit nin gliserol. Alagad, an total na enerhiya nagbaba sa paglangkaw kan bilang kan mga yunit nin gliserol, asin kun an Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg nakikipag-interak sa sarong bilang nin mga yunit nin gliserol (1 sagkod 6), an total na enerhiya iyo an − 996.985, − 1129.013, − 1267, − 1267, − 127. 1418.964, asin − 1637.432 eV, sunod-sunod.
Para sa ikaduwang probabilidad nin interaksiyon, an IP, Log P asin polarizability kinakalkulo man sa lebel kan teorya kan PM6. Kaya, pigkonsiderar ninda an tolong pinakamakapangyarihan na deskriptor kan molekular na reaktibo. Para sa mga estruktura na nagrerepresentar kan End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg na nakikipag-ulay sa 1, 2, 3, 4, 5 asin 6 na mga yunit nin gliserol, an IP nagdadakula gikan sa −9.385 eV pasiring sa −8.946, −8.848, −8.430, −9.537, −7.997 asin −0.097 eV. Alagad, an kinakalkulong Log P value mas hababa huli sa plasticization kan End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg na may glycerol. Mantang an laog kan gliserol nagdadakula poon 1 sagkod 6, an mga halaga kaini nagigin -5.334, -6.415, -7.496, -9.096, -9.861 asin -10.53 imbes na -3.643. Sa katapustapusi, an datos kan polarizability nagpahiling na an paglangkaw kan laog kan glycerol nagresulta sa paglangkaw kan polarizability kan Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg. An polarizability kan modelong molekula na Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg naglangkaw gikan sa 31.703 Å sagkod 63.198 Å pagkatapos kan interaksiyon sa 6 na yunit nin gliserol. Importante na mangnohon na an pagdagdag kan bilang kan mga yunit nin gliserol sa ikaduwang probabilidad nin interaksiyon ginigibo tanganing kumpirmaron na sa ibong kan dakulang bilang nin mga atomo asin komplikadong estruktura, an performance napakarhay pa man giraray sa paglangkaw kan laog kan gliserol. Kaya, masasabi na an makukuang modelo nin PVA/Na Alg/glycerin pwedeng parsial na salidahan an mga bateryang lithium-ion, alagad kaipuhan an mas dakol na pagsiyasat asin pag'uswag.
An pag-karakterisar kan kapasidad nin pagbugkos kan sarong ibabaw sa sarong adsorbate asin an pag-ebalwar kan mga pambihirang interaksiyon sa pag-ultanan kan mga sistema nangangaipo nin kaaraman sa klase nin bogkos na yaon sa pag-ultanan kan arin man na duwang atomo, an komplikado kan mga interaksiyon sa intermolecular asin intramolecular, asin an distribusyon kan densidad nin elektron kan ibabaw asin kan adsorbent. An densidad kan elektron sa kritikal na punto nin bogkos (BCP) sa pag-ultanan kan mga nag-iinteraksiyon na mga atomo kritikal para sa pag-assess kan kusog kan bogkos sa pag-analisar kan QTAIM. Kun mas halangkaw an densidad kan karga kan elektron, mas marigon an interaksiyon na kovalent asin, sa pankagabsan, mas halangkaw an densidad kan elektron sa mga kritikal na puntong ini. Dugang pa, kun parehong an total na densidad nin enerhiya nin elektron (H(r)) asin an densidad nin karga kan Laplace (∇2ρ(r)) mas hababa sa 0, ini nagpapahiling kan presensya nin mga interaksiyon na covalent (pangkagabsan). Sa ibong na lado, kun an ∇2ρ(r) asin H(r) mas dakula pa sa 0.54, ini nagpapahiling kan presensya nin mga interaksiyon na bakong kovalent (saradong shell) arog kan maluyang mga bogkos nin hidroheno, mga pwersa nin van der Waals asin mga interaksiyon na elektrostatiko. An pag-analisar kan QTAIM nagbuyagyag kan naturalesa kan mga interaksiyon na bakong kovalent sa mga pinag-adalan na estruktura siring sa ipinapahiling sa mga Pigura 7 asin 8. Base sa pag-analisar, an mga molekula kan modelo na nagrerepresentar kan 3PVA − 2Na Alg asin Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg nagpahiling nin mas halangkaw na estabilidad kisa sa mga molekula na nakikipag-interak sa manlaen-laen na yunit nin g. Ini huli ta an nagkapirang mga interaksiyon na bakong kovalent na mas lakop sa estruktura kan alginate arog kan mga interaksiyon na elektrostatiko asin mga hydrogen bond nagpapangyari sa alginate na mapakusog an mga komposit. Dugang pa, an samong mga resulta nagpapahiling kan importansya kan mga bakong kovalent na interaksiyon sa pag-ultanan kan 3PVA − 2Na Alg asin Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg na mga molekula nin modelo asin glycine, na nagpapahiling na an glycine igwa nin importanteng papel sa pagbabago kan kabilogan na elektronikong kapalibutan kan mga komposit.
Pag-analisar kan QTAIM kan modelong molekula na 3PVA − 2NaAlg na nakikipag-ulay sa (a) 0 Gly, (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, asin (f) 5Gly.