Ατομιστικές και Μεσοσκοπικές Προσομοιώσεις Πολυμερικών Υλικών

Περίληψη

Κατά τα τελευταία 35 χρόνια οι μοριακές προσομοιώσεις για την πρόρρηση των σχέσεων δομής- ιδιοτήτων-επεξεργασίας-επιδόσεων των υλικών έχουν αναπτυχθεί σε σημαντικό εργαλείο σχεδιασμού προϊόντων και διεργασιών.  Μεγάλη πρόκληση για τις μοριακές προσομοιώσεις αποτελούν οι ευρύτατες κατανομές χαρακτηριστικών μηκών και χρόνων που διέπουν τη μακροσκοπική συμπεριφορά των υλικών.  Η πρόκληση αυτή μπορεί ν’ αντιμετωπισθεί με ανάπτυξη ιεραρχικών μεθόδων προτυποποίησης και προσομοίωσης, που χρησιμοποιούν πολλά επίπεδα περιγραφής ενός υλικού, με τις παραμέτρους σε κάθε επίπεδο να αντλούνται από τα πιο θεμελιώδη, λεπτομερέστερα επίπεδα.

Στο σεμινάριο αυτό θα συζητήσουμε μεθόδους για την πρόβλεψη ιδιοτήτων πολυμερικών υλικών μέσω κατασκευής μαθηματικών μοντέλων και προσομοίωσής τους στο ατομιστικό (0.1-10 nm, 1 fs – 1 μs) και μεσοσκοπικό (10 nm – 1 μm, 1 ps-1 ms) επίπεδο.  Θα παρουσιάσουμε παραδείγματα υπολογισμών των διαστάσεων μακρομοριακών αλυσίδων σε άμορφες φάσεις, της πυκνότητας, της δομής και των ρεολογικών ιδιοτήτων διαπλεγμένων πολυμερικών τηγμάτων, των ελαστικών σταθερών και φαινομένων δομικής χαλάρωσης σε υαλώδη πολυμερή, επιφανειακών τάσεων πολυμερικών τηγμάτων και έργων συνάφειας μεταξύ αυτών και στερεών υποστρωμάτων, της αντοχής σε διάτμηση διεπιφανειών μεταξύ πολυμερικών μητρών και πληρωτικών υλικών σε νανοσύνθετα υλικά, διαλυτοτήτων και διαχυτοτήτων μικρών μορίων μέσα σε πολυμερή και φαινομένων κρυστάλλωσης.  Στόχος είναι να γεφυρωθεί η μακροσκοπική συμπεριφορά που θέλουμε να ελέγξουμε στις εφαρμογές με τη χημική σύσταση και μορφολογία των υλικών, αναπτύσσοντας υπολογιστικά αποτελεσματικές και αξιόπιστες μεθόδους βασισμένες στη στατιστική μηχανική.

Σύντομο Βιογραφικό Ομιλητή

Ο Δώρος Θεοδώρου γεννήθηκε στην Αθήνα το 1957.   Aπέκτησε Δίπλωμα Χημικού Μηχανικού από το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο το 1982.  Το Σεπτέμβριο 1981 άρχισε τις μεταπτυχιακές σπουδές του στο Τμήμα Χημικών Μηχανικών του Μ.Ι.Τ., όπου έλαβε Master of Science το 1983 και διδακτορικό το 1985.

Αφού εκπλήρωσε τις στρατιωτικές υποχρεώσεις του στην Ελλάδα, άρχισε την ακαδημαϊκή του σταδιοδρομία ως Assistant Professor of Chemical Engineering στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Berkeley (UCB) τον Αύγουστο 1986.  Εκεί προάχθηκε σε Associate Professor το 1990 και σε Full Professor το 1994.  Παράλληλα, ήταν συνεργαζόμενος καθηγητής στο Center for Advanced Materials του Lawrence Berkeley Laboratory (LBL), όπου διεύθυνε μια νέα ερευνητική προσπάθεια πάνω σε πολυμερή σε διεπιφάνειες.   

Το 1995 παραιτήθηκε από τη θέση του στο UCB και στο LBL και επέστρεψε στην Ελλάδα ως Καθηγητής Χημικής Μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Πατρών και συνεργαζόμενο μέλος ΔΕΠ στο ΕΙΧΗΜΥΘ/ΙΤΕ.  Παράλληλα, δούλεψε ως συνεργαζόμενος ερευνητής στο Ινστιτούτο Φυσικοχημείας του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος».   Το 2002 μετακινήθηκε από την Πάτρα στην Αθήνα, ως Καθηγητής στη Σχολή Χημικών Μηχανικών του ΕΜΠ και διεθυντής της Ερευνητικής Ομάδας Υπολογιστικής Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (CoMSE).

Η έρευνά του εστιάζεται στην ανάπτυξη νέων υπολογιστικών μεθόδων για την κατανόηση και πρόρρηση των ιδιοτήτων υλικών βάσει της χημικής τους σύστασης.  Είναι συγγραφέας ή συσυγγραφέας 187 ερευνητικών άρθρων, 32 κεφαλαίων σε βιβλία και άρθρων ανασκόπησης, καθώς και των βιβλίων Simulation Methods for Polymers με τον M.J. Kotelyanskii  και  Diffusion in Nanoporous Solids με τους  J. Κärger και D. Ruthven.  Ήταν εκπρόσωπος της Ελλάδας στο πρόγραμμα κινητικότητας ερευνητών της Ευρωπαϊκής Ένωσης (1995-2004).  Διατέλεσε μέλος του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας και Τεχνολογίας (ΕΣΕΤ, 2010-2013) και είναι μέλος του ΕΣΕΤΕΚ από το Μάιο 2020.  Είναι επίσης μέλος του Διοικητικού Συμβουλίου του Ιδρύματος Μποδοσάκη από το 2011.

Το έργο του έχει λάβει περί τις 12400 αναφορές (Scopus, δείκτης h=57).  Έχει αναγνωρισθεί με το Presidential Young Investigator Award της ΝSF των ΗΠΑ (1988-1992), το Επιστημονικό Βραβείο Μποδοσάκη στη Χημεία (1996), το Danckwerts Lectureship του AIChE (2006), το βραβείο D. Medema του Ολλανδικού PTN (2009), το  Bird-Stewart-Lightfoot Lectureship του Πανεπιστημίου Wisconsin (2013), το βραβείο  John M. Prausnitz στην Εφαρμοσμένη Χημική Θερμοδυναμική (2016), το John M. Prausnitz AIChE Institute Lecture (2016), το European Materials Medal της Federation of European Materials Societies (2017), το DSM Life Time Achievement Award στις Επιστήμες των Υλικών (2018) και το 2018 Guggenheim Medal του IChemE.  Το Φεβρουάριο 2015 εξελέγη μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Μηχανικών των ΗΠΑ (ΝΑΕ).