嵌段共聚物自組裝形態(tài)的模擬退火研究.pdf

1、本文用模擬退火方法研究了嵌段共聚物自組裝形態(tài)，對各種形態(tài)之間的轉(zhuǎn)變進行了解釋。研究內(nèi)容包括以下三個方面。 一、模擬了對稱的雙親三嵌段共聚物在溶劑中的自組裝過程。研究了溶劑和共聚物之間的相互作用對三嵌段共聚物聚集體形態(tài)的影響；同時，對比了不同結(jié)構(gòu)(ABA和BAB)的三嵌段共聚物的自組裝形態(tài)。模擬結(jié)果表明隨著溶劑和疏水嵌段(B段)之間的相互作用(εBS)的增加，共聚物自組裝形成的形態(tài)依次為球狀，短柱狀，柱狀，短柱狀，洋蔥狀。當(dāng)溶劑和

2、親水嵌段(A段)之間的相互作用(εAS)由-0.2變?yōu)?.0時，在較小的εBS值時出現(xiàn)上述膠束形態(tài)的轉(zhuǎn)變。同時由模擬結(jié)果表明，與ABA相比，三嵌段共聚物BAB在較小的εBS值時出現(xiàn)上述的膠束形態(tài)轉(zhuǎn)變。 二、研究了由非對稱雙嵌段共聚物A(3)-b-B(9)和對嵌段A具有選擇性的溶劑組成的高濃度溶液中共聚物自組裝形態(tài)的轉(zhuǎn)變。模擬中觀察到了柱狀相(C)，Gyroid相(G)和層狀相(L)之間的轉(zhuǎn)變。相變過程C→G→L可以通過減小共聚物

3、的濃度或增加疏水嵌段B和溶劑的相互作用得到。我們模擬結(jié)果所預(yù)測的相變過程與實驗中相近濃度下的雙嵌段共聚物在不同選擇性溶劑中的結(jié)果一致。并且我們通過分別統(tǒng)計A，B單體的平均近鄰接觸數(shù)以及每種結(jié)構(gòu)中短嵌段A形成區(qū)域和長嵌段B形成區(qū)域的表面積來分析相變的原因。通過分析找到了這些參量與結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)，提供了對相變機理的一種解釋。 三、系統(tǒng)地研究了雙嵌段共聚物受限在圓柱形微孔內(nèi)時的自組裝形態(tài)。對于體相形成周期為L0六角排列柱狀相的雙嵌段共聚物