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复杂聚合物受限体系的相行为研究

作　者: 潘俊星
导　师: 张进军
学　校: 山西师范大学
专　业: 原子与分子物理
关键词: 软物质自组装受限 CDS方法含时Ginzburg-Landau方程
分类号: O469
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

软物质与人类日常生活和各种工业技术密切相关,它们的自组装行为具有特别重要的应用前景,其中,复杂聚合物受限体系所呈现出的丰富的自组装结构对微加工技术,新型纳米材料的设计都有很好的促进作用,从而吸引了众多的科研工作者,成为软物质物理学研究领域中的一个热点。在本文中,我们通过含时Ginzburg-Landau方程和元胞动力学数值模拟(Cell Dynamical System)方法,对复杂聚合物受限体系的自组装行为进行了研究,探讨了这类体系的相分离畴结构及其生长动力学机理。首先,我们采用TDGL/CDS方法研究了平板受限下两个两嵌段共聚物混合体系的相分离结构以及畴的生长动力学过程。结果发现,在平板受限作用下,聚合物体系在发生宏观相分离的同时伴随有相应的微观相分离,尤为重要的是,这种有序微观相分离结构会随着平板吸引强度以及聚合物嵌段之间相互作用的变化,发生取向序的转变。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,为新材料的合成、材料新性质的发现提供了可能。其次,我们讨论了各种受限模板对二元混合物体系相分离的诱导作用,并在此基础上,我们引入了棒状胶体粒子,初步探讨了胶体棒密度对序结构的影响。研究发现,二元混合物在这些受限模板上能够形成非常有序的特殊结构形貌；掺杂胶体棒以后,在胶体棒与聚合物复杂相互作用的共同影响下,胶体棒呈现出规则有序的排列结构,这一结果为实验上以及工业技术领域实现新功能材料提供了一个有益的参考。通过以上研究,我们得出,复杂聚合物体系在各种受限作用下会形成丰富的有序自组装结构。这种受限作用简便易行,可操作性强,对我们在实验上乃至在工业应用上制备丰富多彩的软物质体系有序结构提供了有益的借鉴。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 软物质简介  8-9
  1.2 嵌段共聚物及其混合体系的相分离  9-12
  1.3 复杂聚合物受限体系研究进展及展望  12-16
2 聚合物体系相分离理论与方法  16-22
  2.1 聚合物相分离热力学概论  16-17
  2.2 聚合物失稳分解相分离动力学理论  17-20
  2.3 本文研究的主要内容  20-22
3 平板受限下两嵌段聚合物混合体系自组装结构  22-38
  3.1 引言  22
  3.2 动力学模型与计算方法  22-26
  3.3 平板受限下的自组装结构形成及取向序转变  26-37
    3.3.1 平板受限强度影响下的微相结构取向序转变  26-28
    3.3.2 不同吸引强度下的畴生长  28-32
    3.3.3 嵌段间相互作用对相分离的影响  32-35
    3.3.4 嵌段间不同相互作用强度影响下的畴生长  35-37
  3.4 本章小结  37-38
4 环形受限下的胶体棒与二元混合物混合体系自组装  38-50
  4.1 引言  38-39
  4.2 模型与计算方法  39-40
  4.3 各种形状模板受限下的二元混合物自组装  40-46
    4.3.1 棋盘式模板受限下的二元混合物自组装形貌  40-42
    4.3.2 同心圆环模板受限下的二元混合物自组装形貌  42-44
    4.3.3 环形模板受限下的二元混合物自组装形貌  44-46
  4.4 掺杂胶体棒的二元混合物受限体系自组装  46-48
  4.5 本章小结  48-50
5 结论  50-52
致谢  52-54
参考文献  54-60
附录  60

复杂聚合物受限体系的相行为研究

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