《剛柔嵌段共聚物自組裝行為的快速非格子Monte Carlo模擬研究》是依託南開大學，由尹玉華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：剛柔嵌段共聚物自組裝行為的快速非格子Monte Carlo模擬研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：尹玉華
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
剛柔（rod－coil）嵌段共聚物體系的自組裝具有豐富的相行為和可調控性，在有機電子、生物工程和高性能聚合物等方面具有廣泛的套用前景。然而，由於剛性嵌段所具有的特殊物理性質以及較多的特徵參數，對於這種體系中的基本相行為和自組裝的進一步理解,成為目前實驗和理論研究的巨大挑戰。本項目採用新穎的快速非格子Monte Carlo模擬方法對剛柔嵌段共聚物自組裝行為進行模擬研究。研究的主要內容包括：考察漲落效應和剛性嵌段硬度對兩嵌段共聚物有序-無序轉變溫度的影響；搜尋並總結複雜三維結構尤其是雙連續gyroid結構的形成條件；考察各種自組裝形態中剛性嵌段的取向及其影響因素；考察剛性嵌段的硬度、長度、體積分數對形態的影響，分析並揭示不同形態的轉變路徑和物理機制。我們的模擬研究結果將成為相關實驗和理論的有益補充，從而更全面地認識和理解這一體系特殊的相變行為，為新型功能材料的設計和套用提供指導和依據。
結題摘要
在基金的支持和本項目組個研究成員的努力下，我們順利完成了以下研究內容： 首先，我們採用非格子Monte Carlo 方法以及“軟”(允許粒子重疊)排斥勢模型，研究了勢的作用距離以及可壓縮性對於對稱兩嵌段共聚物熔體有序-無序轉變（ODT）點以及體相周期的影響。並與無規相近似的結果進行比較，研究了漲落效應對於體系相行為的影響。 接著，我們採用非格子Monte Carlo模擬方法結合蠕蟲鏈模型以及各向異性的Onsager排除體積作用研究了受限於兩個表面間的半剛性均聚物薄膜的相行為。我們系統研究了聚合物濃度、受限平板間距以及半剛性鏈的硬度對體系的影響。模擬表明，當薄膜厚度大於兩倍鏈長時，隨著鏈濃度的增加，體系發生兩個相轉變，首先是在表面附近，然後是整個薄膜發生各向同性相-向列液晶相的轉變。我們進一步的研究表明，鏈的硬度對於這些相行為也有一定的影響。 此外，我們對末端接枝在固體表面的柔性兩嵌段和三嵌段共聚物刷在溶液中的自組裝形態分別進行了模擬。我們系統地研究了溶劑的選擇性，聚合物接枝密度和嵌段長度對形態的影響。通過改變嵌段長度得到了豐富的自組裝形態，在不同的接枝密度下我們分別構建了相圖。
