Simulation and modeling of polyelectrolyte gels

Abstract

Diese Dissertation behandelt die Entwicklung von Computermodellen zur Beschreibung von Polyelektrolytnetzwerken. Basierend auf dem periodische Gelmodell entwickeln wir zwei aufeinander aufbauende Computermodelle, welche zur Beschreibung der elastischen Eigenschaften von Polyelektrolytgelen dienen: das Einzelketten-Zellen-Gelmodell (ZGM) und das Poisson-Boltzmann Zellen-Gelmodell (PB ZGM). Da viele Polyelektrolytgele aus Bausteinen bestehen, welche chemisch reaktiv sind, ist es wichtig diese Eigenschaft korrekt in Computermodellen abzubilden. Zur Untersuchung dieser schwachen Polyelektrolytgele führen wir eine Methode zur Simulation von Ionisationsgleichgewichten in solchen Systemen ein. Der pH-Wert und die Salzkonzentration werden durch die Zusammensetzung der Überstandslösung definiert. Unsere Implementierung des Teilchenaustausches mit der Überstandslösung vermeidet bekannte Artefakte und unphysikalische Parameterkombinationen.