《嵌段共聚物多級自組裝的多尺度模擬》是依託吉林大學，由呂中元擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：嵌段共聚物多級自組裝的多尺度模擬
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：呂中元
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
發展並利用多尺度計算機模擬方法，研究嵌段共聚物多級自組裝結構及演化過程。著眼於兩類體系：一是嵌段共聚物在稀溶液中自組裝產生非中心對稱的膠束，以膠束為基礎進一步自組裝產生膠束高級結構；二是嵌段共聚物吸附在納米粒子表面從而誘導出非中心對稱的相互作用，以納米粒子為基礎進一步自組裝產生納米粒子高級結構。對這兩類體系提出一致的多尺度模擬研究方案：在微觀尺度上，以分子動力學方法研究嵌段共聚物的自組裝及在納米粒子表面的吸附；通過構建平均力勢及幾何分析的辦法，獲取膠束、納米粒子之間非中心相互作用的勢函式；利用獲取的勢函式，進一步在介觀尺度上以耗散粒子動力學研究膠束或納米粒子的高級自組裝。本申請擬解決兩大難題：一是膠束、納米粒子之間非中心相互作用勢函式的建立；二是認清嵌段共聚物多級自組裝結構的特性。這些信息將為控制嵌段共聚物多級自組裝結構及多尺度功能材料的研究提供可靠的理論幫助。
結題摘要
發展並利用多尺度計算機模擬方法，研究了嵌段共聚物多級自組裝結構及演化過程。我們發現，可以利用嵌段共聚物在稀溶液中自組裝產生非中心對稱的膠束，以膠束為基礎可以進一步自組裝生成膠束自組裝高級結構。從嵌段共聚物鏈微觀結構出發，我們結合實驗中獲得的溶解自由能數據，構建了多嵌段共聚物的粗粒化模型。通過調節嵌段數目、鏈長、組分比例、溶劑環境等，可以發現在特定條件下，嵌段共聚物會自組裝形成具有不同對稱結構的補丁粒子。進一步通過熱力學及幾何分析，我們獲取了補丁粒子之間非中心相互作用的勢函式；利用獲取的勢函式，在介觀尺度上研究了補丁粒子的多級自組裝。我們的模型不但重現了實驗中業已發現的補丁粒子螺旋結構聚集體，而且還給出了不同表面覆蓋率下補丁粒子其它自組裝結構。利用我們建議的嵌段共聚物多級自組裝多尺度模擬模型，可以有效地研究複雜結構聚合物體系多級結構的生成及演化規律。這些信息將為控制嵌段共聚物多級自組裝結構及多尺度功能材料的研究提供可靠的理論幫助。
