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聚合物体系圆柱纳米孔受限下的相行为研究

张玲翠  
【摘要】:随着软物质自组装研究领域的不断扩展和深入,聚合物受限体系的相分离研究已成为软物质科学研究的一个热点。受限环境的几何形状,表面性质等因素强烈地影响着聚合物的相行为,还可以得到具有潜在应用价值的新结构。因此,研究空间受限下聚合物的相行为有着极强的现实意义和理论价值。 本文采用元胞动力学数值模拟(CDS)方法,分别研究了复杂聚合物在圆柱纳米孔中和共聚物圆柱纳米孔受限体系在外场诱导下的相分离动力学机理以及各种有序的畴形貌的形成。 首先,我们研究了在圆柱纳米孔中两嵌段共聚物和均聚物混合物体系的相分离行为。结果发现在受限条件下,复杂体系相分离形貌随纳米孔长、孔径、孔壁对单体的吸引作用、嵌段之间的相互作用以及组分比例的变化而发生了取向序的转变,并揭示了复杂形态的形成原因以及不同形态之间的转变机制。我们的模型提供了一种简单的控制软物质自组装的方法,这些新结构的形成对实验上合成新材料有一定的指导意义。 其次,我们研究了在外场诱导下两嵌段共聚物圆柱受限体系的相分离行为。结果发现在外场作用下,聚合物受限体系形成的有序相分离结构会随着外场频率的变化,由各向同性转变为平行于外场方向,再由平行转变为垂直于外场方向。这一结论对实验上实现有序结构的转变具有的一定指导意义,同时也为改进聚合物材料的物理、化学以及其他方面的性质起到了一定的启示作用。 通过以上研究,我们了解到:复杂聚合物受限体系会形成各种有序的自组装结构,这对我们在实验上实现软物质体系有序结构提供了有益的借鉴。


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