Spas ji bo serdana nature.com. Guhertoya geroka ku hûn bikar tînin piştgiriya CSS-ê bi sînor e. Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku guhertoya herî dawî ya gerokê bikar bînin (an jî moda lihevhatinê di Internet Explorer-ê de vemirînin). Wekî din, ji bo misogerkirina piştgiriya domdar, ev malper dê şêwaz an JavaScript-ê tê de negire.
Ji ber çavkaniya sodyûmê ya zêde, bataryayên sodyûm-îyon (NIB) çareseriyek alternatîf a sozdar ji bo hilanîna enerjiya elektroşîmyayî temsîl dikin. Niha, astengiya sereke di pêşxistina teknolojiya NIB de nebûna materyalên elektrodê ye ku dikarin bi awayekî berevajî iyonên sodyûmê ji bo demek dirêj hilînin/berdin. Ji ber vê yekê, armanca vê lêkolînê ew e ku bi awayekî teorîk bandora lêzêdekirina glîserolê li ser tevliheviyên alkola polîvînîl (PVA) û sodyûm algînat (NaAlg) wekî materyalên elektroda NIB lêkolîn bike. Ev lêkolîn li ser danasînên têkiliya avahî-çalakiya elektronîkî, germî û hejmarî (QSAR) ya elektrolîtên polîmer ên li ser bingeha PVA, sodyûm algînat û tevliheviyên glîserol disekine. Ev taybetmendî bi karanîna rêbazên nîv-empîrîk û teoriya fonksiyona densiteyê (DFT) têne lêkolîn kirin. Ji ber ku analîza avahîsaziyê hûrguliyên têkiliyên di navbera PVA/algînat û glîserolê de eşkere kir, enerjiya valahiya bendê (Eg) hate lêkolîn kirin. Encam nîşan didin ku lêzêdekirina glîserolê dibe sedema kêmbûna nirxa Eg heya 0.2814 eV. Rûyê potansiyela elektrostatîk a molekulî (MESP) belavbûna herêmên dewlemend-elektron û kêm-elektron û barên molekulî di tevahiya pergala elektrolîtê de nîşan dide. Parametreyên germî yên ku hatine lêkolîn kirin entalpî (H), entropî (ΔS), kapasîteya germê (Cp), enerjiya azad a Gibbs (G) û germahiya çêbûnê ne. Wekî din, di vê lêkolînê de çend danasînên têkiliya çalakiya avahî-çalakiyê yên hejmarî (QSAR) wekî kêliya dîpolê ya tevahî (TDM), enerjiya tevahî (E), potansiyela îyonîzasyonê (IP), Log P û polarîzebûn hatin lêkolîn kirin. Encam nîşan dan ku H, ΔS, Cp, G û TDM bi zêdebûna germahî û naveroka glîserîn zêde dibin. Di heman demê de, germahiya çêbûnê, IP û E kêm bûn, ku reaktîvîtî û polarîzebûn baştir kir. Wekî din, bi zêdekirina glîserîn, voltaja şaneyê gihîşt 2.488 V. Hesabên DFT û PM6 yên li ser bingeha elektrolîtên PVA/Na Alg ên li ser bingeha glîserîn ên lêçûn-bandor nîşan didin ku ew dikarin ji ber pirfonksiyonelbûna xwe qismî şûna bataryayên lîtyum-îyon bigirin, lê çêtirkirin û lêkolînên din hewce ne.
Her çend bataryayên lîtyûm-îyon (LIB) bi berfirehî têne bikar anîn jî, sepandina wan ji ber temenê wan ê kurt, lêçûna bilind û fikarên ewlehiyê bi gelek sînorkirinên dijwar re rû bi rû ye. Bataryayên sodyûm-îyon (SIB) dikarin bibin alternatîfek guncaw ji bo LIB-an ji ber hebûna wan a berfireh, lêçûna wan a kêm û ne-jehrîbûna elementa sodyûmê. Bataryayên sodyûm-îyon (SIB) ji bo cîhazên elektroşîmyayî dibin pergalek hilanîna enerjiyê ya her ku diçe girîngtir1. Bataryayên sodyûm-îyon ji bo hêsankirina veguhastina iyonan û çêkirina herika elektrîkê bi giranî xwe dispêrin elektrolîtan2,3. Elektrolîtên şil bi giranî ji xwêyên metal û çareserkerên organîk pêk tên. Serlêdanên pratîkî hewceyê nirxandina baldar a ewlehiya elektrolîtên şil dikin, nemaze dema ku batarya rastî zexta germî an elektrîkê tê4.
Tê payîn ku bataryayên sodyûm-îyon (SIB) di pêşeroja nêzîk de şûna bataryayên lîtyûm-îyon bigirin ji ber rezervên wan ên okyanûsê yên zêde, ne-jehrîbûn û lêçûna materyalê ya kêm. Senteza nanomateriyalan pêşveçûna cîhazên hilanîna daneyan, elektronîk û optîkî bilez kiriye. Gelek nivîs serîlêdana nanostrukturên cûrbecûr (mînak, oksîtên metal, grafîn, nanolûb û fûleren) di bataryayên sodyûm-îyon de nîşan dane. Lêkolîn li ser pêşkeftina materyalên anod, di nav de polîmer, ji bo bataryayên sodyûm-îyon ji ber pirrengî û dostaniya wan a jîngehê sekinîne. Bê guman eleqeya lêkolînê di warê bataryayên polîmer ên şarjkirî de dê zêde bibe. Materyalên elektrodên polîmer ên nû yên bi avahî û taybetmendiyên bêhempa muhtemelen rê li ber teknolojiyên hilanîna enerjiyê yên dostane yên jîngehê vekin. Her çend cûrbecûr materyalên elektrodên polîmer ji bo karanîna di bataryayên sodyûm-îyon de hatine lêkolîn kirin jî, ev qad hîn jî di qonaxên destpêkê yên pêşkeftina xwe de ye. Ji bo bataryayên sodyûm-îyon, pêdivî ye ku bêtir materyalên polîmer ên bi mîhengên avahîsaziyê yên cûda werin lêkolîn kirin. Li gorî zanîna me ya heyî ya li ser mekanîzmaya hilanîna îyonên sodyûmê di materyalên elektrodên polîmer de, dikare were texmînkirin ku komên karbonîl, radîkalên azad û heteroatomên di pergala konjugasyonkirî de dikarin wekî cihên çalak ji bo têkiliyê bi îyonên sodyûmê re xizmet bikin. Ji ber vê yekê, pêşxistina polîmerên nû bi dendika bilind a van cihên çalak girîng e. Elektrolîta polîmer a jel (GPE) teknolojiyek alternatîf e ku pêbaweriya bateriyê, guhêrbariya îyonê, nebûna rijandinê, nermbûna bilind û performansa baş baştir dike12.
Matrîksên polîmer materyalên wekî PVA û oksîda polîetîlenê (PEO) dihewînin13. Polîmera jel-derbasbar (GPE) elektrolîta şil di matrîksa polîmer de bêbandor dike, ku li gorî veqetandinên bazirganî xetera rijandinê kêm dike14. PVA polîmerek sentetîk a biyodegradable ye. Xwedî permitîfek bilind e, erzan e û ne-jehrîn e. Materyal bi taybetmendiyên xwe yên çêkirina fîlm, aramiya kîmyewî û girêdanê tê zanîn. Her weha xwedan komên fonksiyonel (OH) û dendika potansiyela girêdana xaçerê ya bilind e15,16,17. Têkelkirina polîmer, lêzêdekirina plastîker, lêzêdekirina kompozît û teknîkên polîmerîzasyona di cîh de ji bo baştirkirina guhêrbariya elektrolîtên polîmer ên li ser bingeha PVA-yê hatine bikar anîn da ku krîstalînîteya matrîksê kêm bikin û nermbûna zincîrê zêde bikin18,19,20.
Têkelkirin rêbazek girîng e ji bo pêşxistina materyalên polîmerîk ji bo sepanên pîşesaziyê. Têkelên polîmer pir caran ji bo van tiştan têne bikar anîn: (1) baştirkirina taybetmendiyên pêvajoyê yên polîmerên xwezayî di sepanên pîşesaziyê de; (2) baştirkirina taybetmendiyên kîmyewî, fîzîkî û mekanîkî yên materyalên biyodegradable; û (3) adaptekirina daxwaza bi lez diguhere ya ji bo materyalên nû di pîşesaziya pakkirina xwarinê de. Berevajî kopolîmerîzasyonê, têkelkirina polîmer pêvajoyek kêm-mesref e ku pêvajoyên fîzîkî yên hêsan bikar tîne ne pêvajoyên kîmyewî yên tevlihev da ku taybetmendiyên xwestî bi dest bixe21. Ji bo avakirina homopolîmeran, polîmerên cûda dikarin bi rêya hêzên dîpol-dîpol, girêdanên hîdrojenê, an kompleksên veguhastina bargiraniyê re têkilî daynin22,23. Têkelên ji polîmerên xwezayî û sentetîk hatine çêkirin dikarin biyohevhatina baş bi taybetmendiyên mekanîkî yên hêja re bikin yek, materyalek bilindtir bi lêçûnek hilberînê ya kêm biafirînin24,25. Ji ber vê yekê, eleqeyek mezin heye ku bi têkelkirina polîmerên sentetîk û xwezayî materyalên polîmerîk ên biyo-berjewendîdar werin afirandin. PVA dikare bi sodyûm algînat (NaAlg), seluloz, kîtosan û nîşasta26 re were hev kirin.
Sodyûm algînat polîmerek xwezayî û polîsakarîdê anyonîk e ku ji algayên qehweyî yên deryayî tê derxistin. Sodyûm algînat ji asîda D-mannuronîk (M) ya girêdayî β-(1-4) û asîda L-guluronîk (G) ya girêdayî α-(1-4) pêk tê ku di formên homopolîmerîk (polî-M û polî-G) û blokên heteropolîmerîk (MG an GM) de hatine organîzekirin27. Naverok û rêjeya nisbî ya blokên M û G bandorek girîng li ser taybetmendiyên kîmyewî û fîzîkî yên algînatê dike28,29. Sodyûm algînat ji ber hilweşîna biyolojîk, biyohevhatinî, lêçûna kêm, taybetmendiyên çêkirina fîlmê yên baş û ne-jehrîbûna wê bi berfirehî tê bikar anîn û lêkolîn kirin. Lêbelê, hejmareke mezin ji komên hîdroksîl (OH) û karboksîlat (COO) yên azad di zincîra algînatê de algînatê pir hîdrofîlîk dike. Lêbelê, algînat ji ber şikestin û hişkbûna xwe xwedî taybetmendiyên mekanîkî yên xirab e. Ji ber vê yekê, algînat dikare bi materyalên din ên sentetîk re were hev kirin da ku hesasiyeta avê û taybetmendiyên mekanîkî baştir bike30,31.
Berî sêwirandina materyalên elektrodê yên nû, hesabên DFT pir caran ji bo nirxandina gengaziya çêkirina materyalên nû têne bikar anîn. Wekî din, zanyar modelkirina molekulî bikar tînin da ku encamên ceribandinê piştrast bikin û pêşbînî bikin, demê xilas bikin, bermayiyên kîmyewî kêm bikin, û tevgera têkiliyê pêşbînî bikin32. Modelkirina molekulî di gelek waran de bûye şaxek bihêz û girîng a zanistê, di nav de zanista materyalan, nanomaterialan, kîmyaya hesabkerî, û kifşkirina dermanan33,34. Bi karanîna bernameyên modelkirinê, zanyar dikarin rasterast daneyên molekulî, di nav de enerjî (germahiya avakirinê, potansiyela îyonîzasyonê, enerjiya çalakkirinê, hwd.) û geometrî (goşeyên girêdanê, dirêjahiya girêdanê, û goşeyên torsiyonê)35 bi dest bixin. Wekî din, taybetmendiyên elektronîkî (bark, enerjiya valahiya bendê ya HOMO û LUMO, girêdana elektronê), taybetmendiyên spektral (mod û şîddetên vibrasyonê yên taybetmendî yên wekî spektrên FTIR), û taybetmendiyên girseyî (qebare, belavbûn, vîskozîtî, modul, hwd.)36 dikarin werin hesab kirin.
LiNiPO4 ji ber dendika enerjiya xwe ya bilind (voltaja xebatê ya nêzîkî 5.1 V) di pêşbaziya bi materyalên elektroda pozîtîf ên bateriya lîtyum-îyon re avantajên potansiyel nîşan dide. Ji bo ku bi tevahî sûd ji avantaja LiNiPO4 di herêma voltaja bilind de were wergirtin, voltaja xebatê divê were kêmkirin ji ber ku elektrolîta voltaja bilind a ku niha pêşketiye tenê dikare di voltaja li jêr 4.8 V de bi nisbetî sabît bimîne. Zhang û hevkarên wî dopîngkirina hemî metalên veguhêz ên 3d, 4d û 5d di cîhê Ni ya LiNiPO4 de lêkolîn kirin, şêwazên dopîngkirinê bi performansa elektroşîmyayî ya hêja hilbijartin, û voltaja xebatê ya LiNiPO4 rast kirin dema ku aramiya nisbî ya performansa wê ya elektroşîmyayî parastin. Voltaja xebatê ya herî nizm ku wan bi dest xistin ji bo Ti, Nb û Ta-dopîngkirî bi rêzê ve 4.21, 3.76 û 3.5037 bûn.
Ji ber vê yekê, armanca vê lêkolînê ew e ku bi awayekî teorîk bandora glîserolê wekî plastîkîzer li ser taybetmendiyên elektronîkî, danasînên QSAR û taybetmendiyên germî yên pergala PVA/NaAlg bi karanîna hesabên mekanîkî yên kûantûmê ji bo sepandina wê di bataryayên îyon-îyon ên ji nû ve şarjkirî de lêkolîn bike. Têkiliyên molekulî yên di navbera modela PVA/NaAlg û glîserolê de bi karanîna teoriya atomî ya kûantûmê ya molekulan (QTAIM) ya Bader hatin analîzkirin.
Modelek molekulî ku têkiliya PVA bi NaAlg û dû re bi glîserol re temsîl dike, bi karanîna DFT hate çêtirkirin. Model bi karanîna nermalava Gaussian 0938 li Beşa Spektroskopiyê, Navenda Lêkolînên Neteweyî, Qahîre, Misir hate hesabkirin. Model bi karanîna DFT di asta B3LYP/6-311G(d, p)39,40,41,42 de hatin çêtirkirin. Ji bo verastkirina têkiliya di navbera modelên lêkolînkirî de, lêkolînên frekansê yên ku di heman asta teoriyê de hatine kirin, aramiya geometriya çêtirkirî nîşan didin. Nebûna frekansên neyînî di navbera hemî frekansên nirxandî de avahiya texmînkirî di kêmtirînên erênî yên rastîn de li ser rûyê enerjiya potansiyel ronî dike. Parametreyên fîzîkî yên wekî TDM, enerjiya valahiya bendê ya HOMO/LUMO û MESP di heman asta teoriya mekanîka kuantumê de hatin hesabkirin. Herwiha, hin parametreyên germî yên wekî germahiya dawîn a avakirinê, enerjiya azad, entropî, entalpî û kapasîteya germê bi karanîna formulên ku di Tabloya 1-ê de hatine dayîn hatin hesabkirin. Modelên lêkolînkirî ji bo destnîşankirina têkiliyên ku li ser rûyê avahiyên lêkolînkirî çêdibin, ji hêla teoriya kuantumê ya atoman di molekulan de (QTAIM) ve hatin analîzkirin. Ev hesabkirin bi karanîna fermana "output=wfn" di koda nermalava Gaussian 09 de hatin kirin û dûv re bi karanîna koda nermalava Avogadro43 hatin xuyang kirin.
Li cihê ku E enerjiya navxweyî ye, P zext e, V qebare ye, Q guheztina germê di navbera pergalê û hawîrdora wê de ye, T germahî ye, ΔH guherîna entalpiyê ye, ΔG guherîna enerjiya azad e, ΔS guherîna entropiyê ye, a û b parametreyên lerizînê ne, q barkirina atomî ye, û C dendika elektrona atomî ye44,45. Di dawiyê de, heman avahî hatin çêtirkirin û parametreyên QSAR di asta PM6 de bi karanîna koda nermalava SCIGRESS46 li Beşa Spektroskopiyê ya Navenda Lêkolînên Neteweyî li Qahîre, Misir hatin hesabkirin.
Di xebata me ya berê de47, me modela herî muhtemel a ku têkiliya sê yekîneyên PVA bi du yekîneyên NaAlg re vedibêje, bi glîserol wekî plastîkîzerek tevdigere, nirxand. Wekî ku li jor hate gotin, ji bo têkiliya PVA û NaAlg du îhtîmal hene. Her du model, ku wekî 3PVA-2Na Alg (li gorî hejmara karbonê 10) û Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg hatine destnîşankirin, li gorî avahiyên din ên ku têne hesibandin, nirxa valahiya enerjiyê ya herî piçûk heye48. Ji ber vê yekê, bandora lêzêdekirina Gly li ser modela herî muhtemel a polîmera tevliheviya PVA/Na Alg bi karanîna du avahiyên paşîn hate lêkolîn kirin: 3PVA-(C10)2Na Alg (ji bo hêsankirinê wekî 3PVA-2Na Alg tê binavkirin) û Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg. Li gorî wêjeyê, PVA, NaAlg û glîserol tenê dikarin di navbera komên fonksiyonel ên hîdroksîl de girêdanên hîdrojenê yên qels çêbikin. Ji ber ku hem trîmera PVA û hem jî dîmera NaAlg û glîserolê çend komên OH dihewînin, têkilî dikare bi rêya yek ji komên OH were pêkanîn. Wêne 1 têkiliya di navbera molekula modela glîserolê û molekula modela 3PVA-2Na Alg de nîşan dide, û Wêne 2 modela çêkirî ya têkiliya di navbera molekula modela Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg û konsantrasyonên cûda yên glîserolê de nîşan dide.
Strukturên çêtirînkirî: (a) Gly û 3PVA − 2Na Alg bi (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, û (f) 5 Gly re têkilî datînin.
Pêkhateyên çêtirkirî yên Term 1Na Alg-3PVA–Mid 1Na Alg ku bi (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, û (f) 6 Gly re têkilî datînin.
Enerjiya valahiya benda elektronan parametreyek girîng e ku dema lêkolîna reaktîvîteya her materyalê elektrodê tê hesibandin. Ji ber ku ew tevgera elektronan vedibêje dema ku materyal rastî guhertinên derveyî tê. Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku enerjiyên valahiya benda elektronan ên HOMO/LUMO ji bo hemî avahiyên lêkolînkirî werin texmîn kirin. Tabloya 2 guhertinên di enerjiyên HOMO/LUMO yên 3PVA-(C10)2Na Alg û Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg de ji ber zêdekirina glîserolê nîşan dide. Li gorî ref47, nirxa Eg ya 3PVA-(C10)2Na Alg 0.2908 eV ye, di heman demê de nirxa Eg ya avahiyê ku îhtîmala têkiliya duyemîn nîşan dide (ango, Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg) 0.5706 eV ye.
Lêbelê, hat dîtin ku lêzêdekirina glîserolê di nirxa Eg ya 3PVA-(C10)2Na Alg de guherînek piçûk çêkir. Dema ku 3PVA-(C10)2NaAlg bi 1, 2, 3, 4 û 5 yekîneyên glîserolê re têkilî danî, nirxên wê yên Eg bi rêzê ve bûn 0.302, 0.299, 0.308, 0.289 û 0.281 eV. Lêbelê, têgihiştinek hêja heye ku piştî lêzêdekirina 3 yekîneyên glîserolê, nirxa Eg ji ya 3PVA-(C10)2Na Alg piçûktir bû. Modela ku têkiliya 3PVA-(C10)2Na Alg bi pênc yekîneyên glîserolê re temsîl dike modela têkiliyê ya herî muhtemel e. Ev tê vê wateyê ku her ku hejmara yekîneyên glîserolê zêde dibe, îhtîmala têkiliyê jî zêde dibe.
Di heman demê de, ji bo îhtîmala duyemîn a têkiliyê, enerjiyên HOMO/LUMO yên molekulên model ên ku 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 û Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 6Gly temsîl dikin, bi rêzê ve dibin 1.343, 1.34 ± 7, 0.976, 0.607, 0.348 û 0.496 eV. Tabloya 2 enerjiyên valahiya bendê yên HOMO/LUMO yên hesabkirî ji bo hemî avahiyan nîşan dide. Wekî din, heman tevgera îhtîmalên têkiliyê yên koma yekem li vir tê dubarekirin.
Teoriya bendê di fîzîka rewşa hişk de dibêje ku her ku valahiya bendê ya materyalek elektrodê kêm dibe, îhtîmala elektronîkî ya materyalê zêde dibe. Dopkirin rêbazek hevpar e ji bo kêmkirina valahiya bendê ya materyalên katodê yên sodyûm-îyon. Jiang û hevkarên wî dopkirina Cu bikar anîn da ku îhtîmala elektronîkî ya materyalên qatkirî yên β-NaMnO2 baştir bikin. Bi karanîna hesabên DFT, wan dît ku dopkirin valahiya bendê ya materyalê ji 0.7 eV kêm kir 0.3 eV. Ev nîşan dide ku dopkirina Cu îhtîmala elektronîkî ya materyalê β-NaMnO2 baştir dike.
MESP wekî enerjiya têkiliyê di navbera belavkirina barkirina molekulî û barkirinek erênî ya yekane de tê pênasekirin. MESP wekî amûrek bi bandor ji bo têgihîştin û şîrovekirina taybetmendî û reaktîvîteya kîmyewî tê hesibandin. MESP dikare ji bo têgihîştina mekanîzmayên têkiliyên di navbera materyalên polîmerîk de were bikar anîn. MESP belavkirina barkirinê di nav pêkhateya di bin lêkolînê de vedibêje. Wekî din, MESP agahdarî li ser cihên çalak ên di materyalên di bin lêkolînê de peyda dike32. Wêne 3 nexşeyên MESP yên 3PVA-(C10) 2Na Alg, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 4Gly, û 3PVA-(C10) 2Na Alg − 5Gly nîşan dide ku di asta teoriya B3LYP/6-311G(d, p) de hatine pêşbînîkirin.
Kontûrên MESP yên bi B3LYP/6-311 g(d, p) ji bo (a) Gly û 3PVA − 2Na Alg ku bi (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, û (f) 5 Gly re têkilî datînin hatine hesabkirin.
Di heman demê de, Şekil 4 encamên hesabkirî yên MESP-ê ji bo 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 − 3gly, Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 4Gly, Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg- 5gly û Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 6Gly nîşan dide. MESP-a hesabkirî wekî tevgerîna kontûrê tê temsîlkirin. Xetên kontûrê bi rengên cûda têne temsîlkirin. Her reng nirxek elektronegatîvîteya cûda temsîl dike. Rengê sor cihên elektronegatîf an reaktîf ên pir nîşan dide. Di heman demê de, rengê zer cihên bêalî 49, 50, 51 di avahiyê de temsîl dike. Encamên MESP nîşan dan ku reaktîvîteya 3PVA-(C10)2Na Alg bi zêdebûna rengê sor li dora modelên lêkolînkirî zêde bûye. Di heman demê de, şîdeta rengê sor di nexşeya MESP ya molekula modela Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg de ji ber têkiliya bi naveroka glîserolê ya cûda kêm dibe. Guhertina di belavbûna rengê sor de li dora avahiya pêşniyarkirî reaktîvîteyê nîşan dide, di heman demê de zêdebûna şîdetê zêdebûna elektronegatîvîteya molekula modela 3PVA-(C10)2Na Alg ji ber zêdebûna naveroka glîserolê piştrast dike.
B3LYP/6-311 g(d, p) Terma MESP ya hesabkirî ya 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg bi (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, û (f) 6 Gly re têkilî datîne.
Hemû avahiyên pêşniyarkirî xwedî parametreyên germî yên wekî entalpî, entropî, kapasîteya germê, enerjiya azad û germahiya çêbûnê ne ku di germahiyên cûda de di navbera 200 K û 500 K de hatine hesabkirin. Ji bo danasîna tevgera pergalên fîzîkî, ji bilî lêkolîna tevgera wan a elektronîkî, pêdivî ye ku tevgera wan a germî wekî fonksiyonek germahiyê ji ber têkiliya wan bi hev re were lêkolînkirin, ku dikare bi karanîna hevkêşeyên ku di Tabloya 1-ê de hatine dayîn were hesabkirin. Lêkolîna van parametreyên germî wekî nîşaneyek girîng a bersivdayîn û aramiya pergalên fîzîkî yên weha di germahiyên cûda de tê hesibandin.
Derbarê entalpiya trîmera PVA de, ew pêşî bi dîmera NaAlg re reaksiyon dike, paşê bi rêya koma OH ya ku bi atoma karbona #10 ve girêdayî ye, û di dawiyê de bi glîserol re. Entalpî pîvanek enerjiyê di pergalek termodînamîk de ye. Entalpî wekhevî germahiya tevahî di pergalekê de ye, ku wekhevî enerjiya navxweyî ya pergalekê û berhema qebare û zexta wê ye. Bi gotineke din, entalpî nîşan dide ku çiqas germ û kar li madeyekê tê zêdekirin an jê tê derxistin52.
Wêne 5 guhertinên entalpiyê di dema reaksiyona 3PVA-(C10)2Na Alg de bi rêjeyên glîserolê yên cuda nîşan dide. Kurtenivîsên A0, A1, A2, A3, A4, û A5 molekulên model 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, û 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly, bi rêzê ve temsîl dikin. Wêne 5a nîşan dide ku entalpiyê bi zêdebûna germahî û naveroka glîserolê zêde dibe. Entalpiya avahiya ku 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly (ango, A5) temsîl dike di 200 K de 27.966 cal/mol e, lê entalpiya avahiya ku 3PVA-2NaAlg temsîl dike di 200 K de 13.490 cal/mol e. Di dawiyê de, ji ber ku entalpiya erênî ye, ev reaksiyon endotermîk e.
Entropî wekî pîvanek ji bo enerjiya neberdest di pergaleke termodînamîk a girtî de tê pênasekirin û pir caran wekî pîvanek ji bo bêserûberiya pergalê tê hesibandin. Wêne 5b guherîna entropiya 3PVA-(C10)2NaAlg bi germahiyê re û çawaniya têkiliya wê bi yekîneyên glîserol ên cûda re nîşan dide. Grafîk nîşan dide ku entropî bi awayekî xêzikî diguhere dema ku germahî ji 200 K heta 500 K zêde dibe. Wêne 5b bi zelalî nîşan dide ku entropiya modela 3PVA-(C10)2Na Alg di 200 K de meyla wê digihîje 200 cal/K/mol ji ber ku modela 3PVA-(C10)2Na Alg bêserûberiya torê kêmtir nîşan dide. Her ku germahî zêde dibe, modela 3PVA-(C10)2Na Alg bêserûber dibe û zêdebûna entropiyê bi zêdebûna germahiyê re rave dike. Wekî din, eşkere ye ku avahiya 3PVA-C10 2Na Alg-5Gly xwedî nirxa entropiya herî bilind e.
Heman tevger di Wêne 5c de jî tê dîtin, ku guherîna kapasîteya germê bi germahiyê re nîşan dide. Kapasîteya germê ew mîqdara germê ye ku ji bo guhertina germahiya mîqdarek diyarkirî ya madeyê bi 1°C47 hewce ye. Wêne 5c guherînên kapasîteya germê ya molekula model 3PVA-(C10)2NaAlg ji ber têkiliyên bi 1, 2, 3, 4, û 5 yekîneyên glîserolê re nîşan dide. Wêne nîşan dide ku kapasîteya germê ya model 3PVA-(C10)2NaAlg bi germahiyê re bi awayekî xêzikî zêde dibe. Zêdebûna çavdêrîkirî ya kapasîteya germê bi zêdebûna germahiyê re ji ber lerizînên germî yên fononê ye. Wekî din, delîl hene ku zêdebûna naveroka glîserolê dibe sedema zêdebûna kapasîteya germê ya model 3PVA-(C10)2NaAlg. Wekî din, avahî nîşan dide ku 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly li gorî avahiyên din xwedî nirxa kapasîteya germê ya herî bilind e.
Parametreyên din ên wekî enerjiya azad û germahiya dawî ya avakirinê ji bo avahiyên lêkolînkirî hatin hesabkirin û bi rêzê ve di Wêne 5d û e de têne nîşandan. Germahiya dawî ya avakirinê germahiya ku di dema avakirina madeyek paqij de ji hêmanên wê yên pêkhêner di bin zexta domdar de tê berdan an jî tê kişandin e. Enerjiya azad dikare wekî taybetmendiyek dişibihe enerjiyê were pênasekirin, ango nirxa wê bi mîqdara madeyê di her rewşa termodînamîk de ve girêdayî ye. Enerjiya azad û germahiya avakirina 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly herî nizm bûn û bi rêzê ve -1318.338 û -1628.154 kcal/mol bûn. Berevajî vê, avahiya ku 3PVA-(C10)2NaAlg temsîl dike, li gorî avahiyên din xwedî nirxên enerjî û germahiya avakirina azad ên herî bilind ên -690.340 û -830.673 kcal/mol e. Wekî ku di Wêne 5 de tê nîşandan, taybetmendiyên germî yên cûrbecûr ji ber têkiliya bi glîserolê re têne guhertin. Enerjiya azad a Gibbs neyînî ye, ku nîşan dide ku avahiya pêşniyarkirî aram e.
PM6 parametreyên germî yên 3PVA- (C10) 2Na Alg (modela A0), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 1 Gly (modela A1), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 2 Gly (modela A2), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 3 Gly (modela A3), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 4 Gly (modela A4), û 3PVA- (C10) 2Na Alg − 5 Gly (modela A5) hesab kirin, ku (a) entalpî ye, (b) entropî, (c) kapasîteya germê, (d) enerjiya azad, û (e) germahiya çêbûnê ye.
Ji aliyekî din ve, moda duyemîn a têkiliyê di navbera trîmera PVA û NaAlg ya dîmerîk de di komên OH yên termînal û navîn de di avahiya trîmera PVA de çêdibe. Wekî di koma yekem de, parametreyên germî bi karanîna heman asta teoriyê hatine hesabkirin. Wêne 6a-e guherînên entalpî, entropî, kapasîteya germê, enerjiya azad û, di dawiyê de, germahiya avakirinê nîşan dide. Wêne 6a-c nîşan didin ku entalpî, entropî û kapasîteya germê ya Term 1 NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg dema ku bi yekîneyên glîserolê yên 1, 2, 3, 4, 5 û 6 re têkilî datînin, heman tevgerê wekî koma yekem nîşan didin. Wekî din, nirxên wan hêdî hêdî bi zêdebûna germahiyê zêde dibin. Wekî din, di modela Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg ya pêşniyarkirî de, nirxên entalpî, entropî û kapasîteya germê bi zêdebûna naveroka glîserolê zêde bûn. Kurtenavên B0, B1, B2, B3, B4, B5 û B6 bi rêzê avahiyên jêrîn temsîl dikin: 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 û Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly. Wekî ku di Şekil 6a–c de tê xuyang kirin, eşkere ye ku nirxên entalpî, entropî û kapasîteya germê zêde dibin dema ku hejmara yekîneyên glîserolê ji 1 ber bi 6 zêde dibe.
PM6 parametreyên germî yên Term 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg (modela B0), Term 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg – 1 Gly (modela B1), Term 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg – 2 Gly (modela B2), Term 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg – 3 Gly (modela B3), Term 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg – 4 Gly (modela B4), Term 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg – 5 Gly (modela B5), û Term 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg – 6 Gly (modela B6) hesab kirin, di nav de (a) entalpî, (b) entropî, (c) kapasîteya germê, (d) enerjiya azad, û (e) germahiya çêbûnê.
Herwiha, avahiya ku Term 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg-6Gly temsîl dike, li gorî avahiyên din xwedî nirxên herî bilind ên entalpî, entropî û kapasîteya germê ye. Di nav wan de, nirxên wan ji 16.703 cal/mol, 257.990 cal/mol/K û 131.323 kcal/mol di Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg de bi rêzê ve gihîştine 33.223 cal/mol, 420.038 cal/mol/K û 275.923 kcal/mol di Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg − 6 Gly de.
Lêbelê, Wêneyên 6d û e girêdayîbûna germahiyê ya enerjiya azad û germahiya dawîn a çêbûnê (HF) nîşan didin. HF dikare wekî guherîna entalpiyê were pênasekirin ku dema ku molek ji madeyek di bin şert û mercên xwezayî û standard de ji hêmanên wê çêdibe, çêdibe. Ji wêneyê diyar e ku enerjiya azad û germahiya dawîn a çêbûnê ya hemî avahiyên lêkolînkirî girêdayîbûnek xêzikî bi germahiyê re nîşan didin, ango ew hêdî hêdî û xêzikî bi zêdebûna germahiyê re zêde dibin. Wekî din, wêneyê her weha piştrast kir ku avahiya ku Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly temsîl dike xwedî enerjiya azad a herî kêm û HF ya herî kêm e. Her du parametre jî ji -758.337 daketin -899.741 K cal/mol di term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly de daketin -1,476.591 û -1,828.523 K cal/mol. Ji encaman diyar e ku HF bi zêdebûna yekîneyên glîserolê kêm dibe. Ev tê vê wateyê ku ji ber zêdebûna komên fonksiyonel, reaktîvîtî jî zêde dibe û ji ber vê yekê ji bo pêkanîna reaksiyonê kêmtir enerjî hewce ye. Ev yek piştrast dike ku PVA/NaAlg ya plastîkkirî dikare di bataryayan de ji ber reaktîvîteya xwe ya bilind were bikar anîn.
Bi gelemperî, bandorên germahiyê di du celeb de têne dabeş kirin: bandorên germahiya nizm û bandorên germahiya bilind. Bandorên germahiyên nizm bi giranî li welatên ku li firehiyên bilind in, wekî Gronland, Kanada û Rûsyayê têne hîs kirin. Di zivistanê de, germahiya hewaya derve li van deveran pir di bin sifir pileya Celsius de ye. Jiyana û performansa bataryayên lîtyum-îyon dikare ji hêla germahiyên nizm ve bandor bibe, nemaze yên ku di wesayîtên elektrîkê yên hîbrîd ên pêvekirî, wesayîtên elektrîkê yên saf û wesayîtên elektrîkê yên hîbrîd de têne bikar anîn. Rêwîtiya fezayê jîngehek din a sar e ku hewceyê bataryayên lîtyum-îyon e. Mînakî, germahiya li ser Marsê dikare dakeve -120 pileya Celsius, ku astengiyek girîng ji bo karanîna bataryayên lîtyum-îyon di keştîyên fezayê de çêdike. Germahiya xebitandinê ya nizm dikare bibe sedema kêmbûna rêjeya veguhastina barkirinê û çalakiya reaksiyona kîmyewî ya bataryayên lîtyum-îyon, ku dibe sedema kêmbûna rêjeya belavbûna îyonên lîtyum-îyon di hundurê elektrodê de û rêvebirina îyonîk di elektrolîtê de. Ev hilweşîn dibe sedema kêmbûna kapasîteya enerjiyê û hêzê, û carinan jî performansa kêmkirî53.
Bandora germahiya bilind di cûrbecûr hawîrdorên serîlêdanê de, di nav de hem hawîrdorên germahiya bilind û hem jî yên nizm, çêdibe, lê bandora germahiya nizm bi giranî bi hawîrdorên serîlêdanê yên germahiya nizm ve sînorkirî ye. Bandora germahiya nizm bi giranî ji hêla germahiya hawîrdorê ve tê destnîşankirin, lê bandora germahiya bilind bi gelemperî bi rasttir ve girêdayî germahiyên bilind ên di hundurê bataryaya lîtyûm-îyon de di dema xebitandinê de ye.
Bateriyên lîtyûm-îyon di bin şert û mercên herikîna bilind de (di nav de şarjkirina bilez û daxistina bilez) germê çêdikin, ku dibe sedema bilindbûna germahiya navxweyî. Têkiliya bi germahiyên bilind re jî dikare bibe sedema xirabûna performansa bateriyê, di nav de windabûna kapasîte û hêzê. Bi gelemperî, windabûna lîtyûmê û vegerandina materyalên çalak di germahiyên bilind de dibe sedema windabûna kapasîteyê, û windabûna hêzê ji ber zêdebûna berxwedana navxweyî ye. Ger germahî ji kontrolê derkeve, revîna germî çêdibe, ku di hin rewşan de dikare bibe sedema şewitandina xweber an jî teqînê.
Hesabkirina QSAR rêbazeke modelkirina hesabkerî an matematîkî ye ku ji bo destnîşankirina têkiliyên di navbera çalakiya biyolojîk û taybetmendiyên avahîsaziyê yên pêkhateyan de tê bikar anîn. Hemû molekulên sêwirandî hatine çêtirkirin û hin taybetmendiyên QSAR di asta PM6 de hatine hesabkirin. Tabloya 3 hin ji danasînên QSAR yên hesabkirî navnîş dike. Nimûneyên danasînên weha bark, TDM, enerjiya giştî (E), potansiyela îyonîzasyonê (IP), Log P, û polarîzebûn in (ji bo formulên ji bo destnîşankirina IP û Log P li Tabloya 1 binêre).
Encamên hesabkirinê nîşan didin ku barkirina giştî ya hemî avahiyên lêkolînkirî sifir e ji ber ku ew di rewşa bingehîn de ne. Ji bo îhtîmala têkiliya yekem, TDM ya glîserolê ji bo 3PVA-(C10)2Na Alg 2.788 Debye û 6.840 Debye bû, di heman demê de nirxên TDM zêde bûn bo 17.990 Debye, 8.848 Debye, 5.874 Debye, 7.568 Debye û 12.779 Debye dema ku 3PVA-(C10)2Na Alg bi rêzê ve bi 1, 2, 3, 4 û 5 yekîneyên glîserolê re têkilî danî. Nirxa TDM çiqas bilindtir be, ewqas reaksiyona wê bi jîngehê re bilindtir dibe.
Enerjiya giştî (E) jî hate hesabkirin, û nirxên E yên glîserol û 3PVA-(C10)2 NaAlg bi rêzê ve -141.833 eV û -200092.503 eV hatin dîtin. Di heman demê de, avahiyên ku 3PVA-(C10)2 NaAlg temsîl dikin bi 1, 2, 3, 4 û 5 yekîneyên glîserol re têkilî datînin; E bi rêzê ve dibe -996.837, -1108.440, -1238.740, -1372.075 û -1548.031 eV. Zêdekirina naveroka glîserolê dibe sedema kêmbûna enerjiya giştî û ji ber vê yekê jî zêdebûna reaktîvîteyê. Li ser bingeha hesabkirina enerjiya giştî, hate encamdan ku molekula model, ku 3PVA-2Na Alg-5 Gly ye, ji molekulên din ên model reaktîvtir e. Ev diyarde bi avahiya wan ve girêdayî ye. 3PVA-(C10)2NaAlg tenê du komên -COONa dihewîne, lê avahiyên din du komên -COONa dihewînin lê çend komên OH hildigirin, ev tê vê wateyê ku reaksiyona wan a li hember jîngehê zêde dibe.
Herwiha, enerjiyên îyonîzasyonê (IE) yên hemû avahiyan di vê lêkolînê de têne berçavgirtin. Enerjiya îyonîzasyonê parametreyek girîng e ji bo pîvandina reaktîvîteya modela lêkolînkirî. Enerjiya ku ji bo veguheztina elektronek ji xalek molekulê ber bi bêdawîbûnê ve pêwîst e, jê re enerjiya îyonîzasyonê tê gotin. Ew pileya îyonîzasyonê (ango reaktîvîteya) molekulê temsîl dike. Enerjiya îyonîzasyonê çiqas bilindtir be, reaktîvîteya wê jî ewqas kêmtir e. Encamên IE yên têkiliya 3PVA-(C10)2NaAlg bi 1, 2, 3, 4 û 5 yekîneyên glîserolê re bi rêzê ve -9.256, -9.393, -9.393, -9.248 û -9.323 eV bûn, di heman demê de IE yên glîserol û 3PVA-(C10)2NaAlg bi rêzê ve -5.157 û -9.341 eV bûn. Ji ber ku lêzêdekirina glîserolê bû sedema kêmbûna nirxa IP, reaktîvîteya molekulî zêde bû, ku ev yek sepandina molekula modela PVA/NaAlg/glîserol di cîhazên elektroşîmyayî de zêde dike.
Pêncemîn pênaseya di Tabloya 3an de Log P ye, ku logarîtma katsayiya dabeşkirinê ye û ji bo ravekirina ka avahiya ku tê lêkolînkirin hîdrofîlîk e an hîdrofobîk e tê bikar anîn. Nirxek Log P ya neyînî molekulek hîdrofîlîk nîşan dide, ku tê vê wateyê ku ew di avê de bi hêsanî dihele û di çareserkerên organîk de bi kêmî dihele. Nirxek erênî pêvajoya berevajî nîşan dide.
Li gorî encamên hatine bidestxistin, dikare were encam kirin ku hemî avahî hîdrofîlîk in, ji ber ku nirxên Log P yên wan (3PVA-(C10)2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly û 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly) bi rêzê -3.537, -5.261, -6.342, -7.423 û -8.504 in, di heman demê de nirxa Log P ya glîserolê tenê -1.081 û 3PVA-(C10)2Na Alg tenê -3.100 e. Ev tê vê wateyê ku taybetmendiyên avahiya ku tê lêkolîn kirin dê biguherin dema ku molekulên avê di nav avahiya wê de cih digirin.
Di dawiyê de, polarîzebûna hemû avahiyan di asta PM6 de jî bi rêbazek nîv-empîrîk têne hesibandin. Berê hatibû destnîşankirin ku polarîzebûna piraniya materyalan bi gelek faktoran ve girêdayî ye. Faktora herî girîng qebareya avahiya di bin lêkolînê de ye. Ji bo hemû avahiyên ku celebê yekem ê têkiliya di navbera 3PVA û 2NaAlg de hene (têkilî bi rêya atoma karbonê ya jimara 10 çêdibe), polarîzebûn bi zêdekirina glîserolê çêtir dibe. Polarîzebûn ji 29.690 Å ber bi 35.076, 40.665, 45.177, 50.239 û 54.638 Å ve zêde dibe ji ber têkiliyên bi 1, 2, 3, 4 û 5 yekîneyên glîserolê re. Bi vî awayî, hat dîtin ku molekula modela bi polarîzasyona herî bilind 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly e, lê molekula modela bi polarîzasyona herî nizm 3PVA-(C10)2NaAlg e, ku 29.690 Å e.
Nirxandina danasînên QSAR eşkere kir ku avahiya ku 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly temsîl dike ji bo têkiliya yekem a pêşniyarkirî ya herî reaktîf e.
Ji bo moda duyemîn a têkiliyê di navbera trîmera PVA û dîmera NaAlg de, encam nîşan didin ku barên wan dişibin yên ku di beşa berê de ji bo têkiliya yekem hatine pêşniyar kirin. Hemû avahî barek elektronîkî sifir in, ku tê vê wateyê ku ew hemû di rewşa bingehîn de ne.
Wekî ku di Tabloya 4-an de tê xuyang kirin, nirxên TDM (ku di asta PM6 de hatine hesab kirin) yên Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg ji 11.581 Debye zêde bûn heya 15.756, 19.720, 21.756, 22.732, 15.507, û 15.756 dema ku Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg bi 1, 2, 3, 4, 5, û 6 yekîneyên glîserolê re reaksiyon kir. Lêbelê, enerjiya giştî bi zêdebûna hejmara yekîneyên glîserolê kêm dibe, û dema ku Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg bi hejmarek diyarkirî ya yekîneyên glîserolê (1 heta 6) re têkilî datîne, enerjiya giştî bi rêzê ve − 996.985, − 1129.013, − 1267.211, − 1321.775, − 1418.964, û − 1637.432 eV ye.
Ji bo îhtîmala têkiliya duyemîn, IP, Log P û polarîzebûn jî di asta teoriya PM6 de têne hesibandin. Ji ber vê yekê, wan sê danasînên herî bihêz ên reaktîvîteya molekulî li ber çavan girtin. Ji bo avahiyên ku End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg temsîl dikin ku bi 1, 2, 3, 4, 5 û 6 yekîneyên glîserolê re têkilî daynin, IP ji −9.385 eV zêde dibe ber bi −8.946, −8.848, −8.430, −9.537, −7.997 û −8.900 eV. Lêbelê, nirxa Log P ya hesabkirî ji ber plastîkbûna End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg bi glîserolê re kêmtir bû. Her ku rêjeya glîserolê ji 1 ber bi 6 zêde dibe, nirxên wê li şûna -3.643 dibin -5.334, -6.415, -7.496, -9.096, -9.861 û -10.53. Di dawiyê de, daneyên polarîzebûnê nîşan dan ku zêdebûna rêjeya glîserolê bûye sedema zêdebûna polarîzebûna Term 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg. Polarîzebûna molekula model Term 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg piştî têkiliyê bi 6 yekîneyên glîserolê ji 31.703 Å zêde bû heta 63.198 Å. Girîng e ku were zanîn ku zêdekirina hejmara yekîneyên glîserolê di îhtîmala têkiliya duyemîn de ji bo piştrastkirina vê yekê tê kirin ku tevî hejmareke mezin a atoman û avahiya tevlihev, performans hîn jî bi zêdebûna rêjeya glîserolê çêtir dibe. Ji ber vê yekê, dikare were gotin ku modela PVA/Na Alg/glîserîn a berdest dikare qismî şûna bataryayên lîtyum-îyon bigire, lê lêkolîn û pêşveçûnek bêtir hewce ye.
Ji bo diyarkirina kapasîteya girêdana rûyekî bi adsorbatekê re û nirxandina têkiliyên bêhempa yên di navbera pergalan de, zanîna celebê girêdana di navbera her du atoman de, tevliheviya têkiliyên navbera molekulan û nav-molekulan, û belavbûna dendika elektronê ya rûyekî û adsorbentê hewce dike. Dendika elektronê li xala krîtîk a girêdanê (BCP) di navbera atomên têkilîdar de ji bo nirxandina hêza girêdanê di analîza QTAIM de girîng e. Dendika barkirina elektronê çiqas bilind be, têkiliya kovalent jî ewqas stabîltir dibe û, bi gelemperî, dendika elektronê li van xalên krîtîk ewqas bilindtir dibe. Wekî din, heke hem dendika enerjiya elektronê ya giştî (H(r)) û hem jî dendika barkirina Laplace (∇2ρ(r)) ji 0 kêmtir bin, ev hebûna têkiliyên kovalent (giştî) nîşan dide. Ji hêla din ve, dema ku ∇2ρ(r) û H(r) ji 0.54 mezintir bin, ev hebûna têkiliyên ne-kovalent (qalikê girtî) yên wekî girêdanên hîdrojenê yên qels, hêzên van der Waals û têkiliyên elektrostatîk nîşan dide. Analîza QTAIM xwezaya têkiliyên ne-kovalent di avahiyên lêkolînkirî de eşkere kir, wekî ku di Wêne 7 û 8 de tê xuyang kirin. Li gorî analîzê, molekulên model ên ku 3PVA − 2Na Alg û Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg temsîl dikin, ji molekulên ku bi yekîneyên cûda yên glîsînê re têkilî daynin, îstîqrara wan bilindtir bû. Ev ji ber ku hejmarek têkiliyên ne-kovalent ên ku di avahiya algînatê de pirtir in, wekî têkiliyên elektrostatîk û girêdanên hîdrojenê, dihêle ku algînat kompozîtan îstîqrar bike. Wekî din, encamên me girîngiya têkiliyên ne-kovalent di navbera molekulên model ên 3PVA − 2Na Alg û Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg û glîsînê de nîşan didin, ku nîşan dide ku glîsîn rolek girîng di guhertina jîngeha elektronîkî ya giştî ya kompozîtan de dilîze.
Analîza QTAIM a molekula modela 3PVA − 2NaAlg ku bi (a) 0 Gly, (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, û (f) 5Gly re têkilî datîne.