选择性溶剂中两嵌段共聚物聚集行为的介观模拟

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嵌段共聚物是由一系列不同的结构单元连接而成的大分子。由于不同种类单元之间不相容,因而嵌段之间相互排斥;又由于各结构单元之间是由化学键相互连接而成,因此会发生微相分离,在本体中和选择性溶剂中自组装形成有序形貌,如层状相、柱状相、球状相,以及更加复杂的自组装结构,如囊泡、复合胶束、环形胶束、多隔段胶束等。除了常见的柔性嵌段共聚物,一系列刚性以及刚柔嵌段共聚物被合成出来。研究表明,这些具有刚性嵌段的共聚物具有一些特殊的自组装行为,因此可以被应用于光学、微电子、膜工程等领域中。
　　计算机模拟技术被广泛应用于研究化学问题,不但可以解释实验中观察到的现象,阐明微观机理,对实验起到辅助作用,而且也可以作为开展实验的指导。耗散粒子动力学方法作为一种粗粒化方法,由于其包含流体力学相互作用,体系动量守恒,柔性势使其积分步长可以比较大等优点,被广泛应用于嵌段共聚物自组装体系的研究中。在本论文中,我们应用耗散粒子动力学方法研究了具有一定刚性的两嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装行为。通过建立以粒子间的相互作用参数和溶液的浓度为变量的相图,考察了它们对各有序相位置和区域面积的影响。由于有序相的演化过程对于研究微观机理和指导实验有重大意义,我们还考察了层状相、柱状相、球状相的演化过程。发现柱状相和球状相有多种演化途径,以及相互作用参数对体系演化速度的影响。
　　径向分布函数是表征体系空间有序度的重要方法,但是很少被用于分析耗散粒子动力学模拟的体系。在本论文中,我们借助于径向分布函数,对比分析了各种不同有序形貌中聚合物粒子间以及聚合物和溶剂的相对位置关系,从定量的角度分析了各有序形貌的微观差异,以及相互作用参数对有序相间距的影响。

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作者
孙海南;
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作者单位

山东大学;

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授予单位山东大学;
学科化学工艺
授予学位硕士
导师姓名张长桥;
年度 2011
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TQ316.61;
关键词
嵌段共聚物; 自组装; 计算机模拟; 耗散粒子动力学; 径向分布函数; 选择性溶剂;

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