含剛性端的嵌段共聚物在平面狹縫中的自組裝模擬研究.pdf

1、受限狀態(tài)下的嵌段共聚物的自組裝行為是軟物質(zhì)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。相比于本體狀態(tài)而言，由于施限體的幾何位阻和表面性質(zhì)的影響，使得嵌段共聚物表現(xiàn)出與本體完全不同的相行為。因此人們可以利用施限體獲得本體或稀溶液中無法得到的特殊納米結(jié)構(gòu)。然而受限狀態(tài)下的自組裝機(jī)理和過程并不完全為人所知，實(shí)驗(yàn)過程比較復(fù)雜且具不可預(yù)見性，計(jì)算機(jī)模擬研究嵌段共聚物的受限自組裝有望為相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究提供一定的理論指導(dǎo)。本文采用耗散粒子動(dòng)力學(xué)(DPD)方法模擬研究含剛性

2、鏈段的嵌段共聚物在平面狹縫中的自組裝結(jié)構(gòu)。研究內(nèi)容主要包括以下兩部分：
　　(1) rod-coil兩嵌段共聚物在平面狹縫中的自組裝。我們采用DPD方法模擬研究R5C13 rod-coil兩嵌段共聚物在平面狹縫中的自組裝結(jié)構(gòu)。主要考察了狹縫間距與狹縫性質(zhì)對(duì)組裝結(jié)構(gòu)的影響。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在rod選擇性狹縫中，隨著狹縫間距的增加，rod嵌段從潤濕層演化為單層平行柱，再到多層平行柱。平行柱的層數(shù)增加時(shí)都會(huì)經(jīng)歷六方排列的垂直柱的過渡結(jié)構(gòu)。

3、在coil強(qiáng)選擇性狹縫中，除了在很窄的區(qū)間觀察到垂直層，其余的均為平行柱。與rod選擇性狹縫不同，在coil強(qiáng)選擇性狹縫中未觀察到垂直柱。在coil弱選擇性狹縫中，rod嵌段一直維持六方垂直柱結(jié)構(gòu)，不隨狹縫間距的變化而變化。
　　(2) rod-coil-rod三嵌段共聚物在剛性嵌段選擇性的平面狹縫中的自組裝。我們采用DPD方法模擬研究R4C12R4 rod-coil-rod三嵌段共聚物在平面狹縫中的自組裝結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)考察了剛性嵌段

4、的剛性度、剛性嵌段與狹縫表面的相互作用對(duì)組裝結(jié)構(gòu)的影響，得到了相圖。在剛性嵌段強(qiáng)選擇性的狹縫中，隨著剛性嵌段的剛性度的增加，組裝結(jié)構(gòu)從平行層演化為波浪平行層、垂直柱、最終形成六方排列的垂直柱。隨著狹縫表面與剛性嵌段的有效吸引作用的降低，垂直層為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在對(duì)剛性嵌段具有中等吸引強(qiáng)度的狹縫中，隨著狹縫間距的增加，體系經(jīng)歷了由六方排列的垂直柱到波浪層、垂直柱、再到表面六方柱和內(nèi)部平行層的混合結(jié)構(gòu)的變化。狹縫間距較大時(shí)，表面重構(gòu)導(dǎo)致狹縫表面附