Relating the structure and dynamics of ionic liquids under shear by means of reverse non-equilibrium molecular dynamics simulations

文献情報

出版日 2021-06-04
DOI 10.1039/D1CP01205C
インパクトファクター 3.676
著者

Kalil Bernardino, Mauro C. C. Ribeiro


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要旨

The effect of the shear rate on the viscosity and the structure of 1-ethyl-3-methylimidazolium based ionic liquids with three different anions (tetrafluoroborate, dicyanamide, and bis(trifluoromethylsulfonyl)imide) was studied by means of reverse non-equilibrium molecular dynamics (RNEMD) simulations using a polarizable force field. The three liquids display a Newtonian plateau followed by a shear thinning regime at shear rates of the order of GHz. Even though the main features of the liquid structure remains under shear, systematic changes were noticed at the GHz rates, with coordination shells becoming more diffuse as noticed by the reduction in the difference between consecutive maxima and minima in the radial distribution function. Interestingly, these structural changes with the shear rate can be precisely fitted using the Carreau equation, which is a well-known expression for the shear rate dependence of the viscosity. The fitting parameters for different distributions can be used to explain qualitatively the shear thinning behavior of these liquids. In the GHz range, the cations and, in a minor extension, some anions, tend to assume preferentially a parallel orientation with the flux, which contributes to the shear thinning behavior and may have consequences for adhesion in applications as lubricants.

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Front/Back Matter

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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