嵌段共聚物在受限狀態(tài)下自組裝的模擬研究.pdf

1、嵌段共聚物體系在受限狀態(tài)下的自組裝過(guò)程，受施限結(jié)構(gòu)體的幾何形狀、界面性質(zhì)影響，表現(xiàn)出與本體狀態(tài)下不同的相行為特征。人們可以利用這些受限特征，制備結(jié)構(gòu)新穎的納米材料。研究嵌段共聚物體系在受限條件下的自組裝過(guò)程，還有助于人們深入探討嵌段共聚物的相行為本質(zhì)。在本體狀態(tài)中人們難以觀察到的、相近體系間的相行為差異，在受限狀態(tài)下可以清晰地展現(xiàn)出來(lái)。本論文使用計(jì)算機(jī)模擬方法，系統(tǒng)研究了二嵌段和三嵌段線性共聚物在平行板間、圓孔內(nèi)和球殼內(nèi)的自組裝現(xiàn)象。

2、 1．使用．Monte Carlo方法模擬研究對(duì)稱的二嵌段共聚物在納米圓孔內(nèi)的自組裝相行為。研究發(fā)現(xiàn)，共聚物體系在中性表面場(chǎng)作用下，傾向于采取垂直于孔壁的“多層碟狀”或“螺旋狀”結(jié)構(gòu)排列；在強(qiáng)吸引表面場(chǎng)作用下，體系傾向于形成平行于孔壁的“柱”狀結(jié)構(gòu)；在中間表面場(chǎng)作用下，體系可以形成“穿孔柱狀”、“多層環(huán)狀”等結(jié)構(gòu)。我們發(fā)現(xiàn)，弱表面場(chǎng)作用下，“多層碟狀”和“螺旋狀”結(jié)構(gòu)總是兼并出現(xiàn)。 2．應(yīng)用自洽場(chǎng)理論研究柱狀二嵌段共聚物

3、在納米圓孔內(nèi)的自組裝結(jié)構(gòu)。與以前的研究不同，本論文研究了在弱相分離區(qū)域的柱狀二嵌段共聚物在納米孔內(nèi)的自組裝行為。與強(qiáng)相分離區(qū)域的柱狀體系相比，弱相分離體系可以形成更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。我們的模擬研究結(jié)果可以與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確吻合。 3．應(yīng)用自洽場(chǎng)理論，研究處于不同相分離限的柱狀二嵌段共聚物體系，在球殼內(nèi)的自組裝相行為。本論文中，分別考慮了處于強(qiáng)、中度和弱相分離限的三種本體柱狀結(jié)構(gòu)體系。我們發(fā)現(xiàn)，處于弱相分離限的體系受表面場(chǎng)影響，容易形

4、成“空心球?qū)訝睢被颉按┛浊驅(qū)訝睢苯Y(jié)構(gòu)；處于強(qiáng)相分離限的體系，在特定情況下會(huì)形成“分散的顆粒狀”：處于中度相分離限的體系，表現(xiàn)出介于強(qiáng)、弱相分離限體系之間的相行為特征。 4．使用Monte Carlo模擬退火的方法，研究受限在平行板間的柱狀三嵌段共聚物的自組裝相行為。通過(guò)與相同受限條件下的柱狀二嵌段共聚物體系的比較，我們發(fā)現(xiàn)三嵌段共聚物的相行為與二嵌段體系不同，且具有更強(qiáng)的保持柱狀結(jié)構(gòu)的能力。 5．Monte Carlo