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梳型嵌段共聚物聚集态结构的耗散粒子动力学模拟

作　者: 刘英涛
导　师: 吕中元
学　校: 吉林大学
专　业: 物理化学
关键词: 耗散粒子动力学 分子刷 嵌段共聚物自组装 溶液体积大小 键穿透 囊泡形成 囊泡融合 囊泡翻转
分类号: O631
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 202次
引　用: 2次
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内容摘要


本文利用耗散粒子动力学(Dissipative Particle Dynamics, DPD)模拟方法,分别研究了梳型嵌段共聚物的微观相行为;溶剂尺寸对分子刷结构和性质的影响;以及梳型嵌段共聚物自组装形成囊泡的性质进行了研究。主要内容包括:利用耗散粒子动力学模拟研究了二维体系下梳型嵌段共聚物的微观相分离,得到了相形貌与侧链长度及链段间相互依赖关系,进一步与线形和星形嵌段共聚物的微观相分离进行了对比。模拟结果揭示了影响梳型嵌段共聚物微观相分离的主要因素,包括嵌段共聚物的组成﹑拓扑结构以及不同粒子间的相互作用等。通过引入一种能够有效地避免分子链间发生键穿透的DPD模型,我们研究了溶剂尺寸变化对分子刷结构和动力学性质的影响,发现在无热溶液中,随着溶剂尺寸的增大分子刷的均方回转半径相应地减小;然而,相反的结果却出现在亲主链的选择性溶剂中。在小尺寸溶剂中,分子刷的扩散遵循Zimm模型,在较大溶剂尺寸情况下,分子刷的扩散遵循Rouse模型的标度规律。通过对梳型嵌段共聚物(主链具有一定刚性)稀溶液的耗散粒子动力学模拟,观察到长管状、球状以及洋葱状囊泡的自发形成过程;通过改变溶剂的性质,构建了表征囊泡形成条件的相图;通过对囊泡自发融合过程的研究,我们发现了一种新的融合机制,即在融合过程中伴随着融合柄与孔的形成,并且在较大体系下也得到了相同的融合方式,排除了体积效应的影响;通过改变溶剂的选择性,研究了囊泡形态的变化。我们的研究结果对于从嵌段共聚物出发,设计具有特殊功能的囊泡,以及研究囊泡的融合行为提供了理论帮助。

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 高分子物理和高分子物理化学
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