聚合物基質(zhì)中納米顆粒間有效作用勢(shì)及相行為的分子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、復(fù)合材料的研究是材料學(xué)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題，由于納米材料具有優(yōu)良的熱學(xué)、電學(xué)、力學(xué)和化學(xué)性能，因此如何將納米材料與聚合物材料充分混合制備優(yōu)良性能的復(fù)合材料引起了廣泛的學(xué)術(shù)研究和工藝研究。聚合物屬于有機(jī)材料而納米顆粒屬于無(wú)機(jī)材料，兩者具有極為不同的性質(zhì)。將納米顆粒摻雜入聚合物基中，彌補(bǔ)聚合物的不足之處，合成的納米復(fù)合材料具有高折射率，強(qiáng)熒光性等優(yōu)良性能。這些優(yōu)良性能極大地?cái)U(kuò)展了傳統(tǒng)聚合物材料的實(shí)際應(yīng)用。因此，這就要求研究人員對(duì)聚合物納米復(fù)合材

2、料進(jìn)行更深入的研究。
　　本文通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，系統(tǒng)地研究了在聚合物基質(zhì)中納米顆粒之間的相互作用。我們首先研究了在絕熱系統(tǒng)中，也就是系統(tǒng)中的相互作用為熵驅(qū)動(dòng)時(shí)，納米顆粒間有效作用勢(shì)是波動(dòng)式的隨著納米顆粒間距逐漸增加而削減的，這主要是因?yàn)樽杂蓡误w在納米顆粒附近短程有序排列。而對(duì)于聚合物鏈，由于連接相鄰單體的共價(jià)鍵的存在，所以單體之間會(huì)存在一種內(nèi)在的關(guān)聯(lián)，這使得由聚合物鏈所激發(fā)的納米顆粒之間的有效相互作用與由自由單體所激發(fā)的有效

3、作用勢(shì)有很大不同。在聚合物處于稀釋狀態(tài)時(shí)，納米顆粒之間僅存在吸引作用勢(shì)，吸引作用勢(shì)的作用范圍相當(dāng)于聚合物鏈的回旋半徑。隨著聚合物濃度逐漸增加，納米顆粒間的吸引作用勢(shì)逐漸增強(qiáng)，但作用范圍逐漸減小。當(dāng)聚合物濃度達(dá)到聚合物鏈重疊狀態(tài)時(shí)，納米顆粒間除了存在短程吸引作用勢(shì)還存在很小的排斥作用勢(shì)。最后我們研究了聚合物與納米顆粒間存在吸引相互作用（焓相互作用）的體系。通過(guò)聚合物與納米顆粒的相互吸引，聚合物單體被吸引在納米顆粒表面。隨著吸引作用增強(qiáng)時(shí)，

4、納米顆粒間的吸引作用會(huì)減弱并逐漸轉(zhuǎn)化為排斥力。當(dāng)聚合物與納米顆粒的吸引強(qiáng)度進(jìn)一步增加，聚合物單體會(huì)緊緊的吸附在納米顆粒表面，使納米顆粒有效直徑增加。納米顆粒間距較小時(shí)納米顆粒的有效作用勢(shì)為排斥作用，納米顆粒間距較遠(yuǎn)時(shí)，類(lèi)似于在絕熱系統(tǒng)中，表現(xiàn)為較弱的吸引作用。
　　通過(guò)本文研究，深入理解了在聚合物基中，納米顆粒間有效作用勢(shì)隨著聚合物基質(zhì)濃度、聚合物鏈長(zhǎng)、以及納米顆粒與聚合物單體之間的吸引強(qiáng)度等因素的改變而變化。尤其當(dāng)納米顆粒與聚合