《拓撲結構耦合液晶基元的高分子鏈構象及相變問題研究》是依託復旦大學，由唐萍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：拓撲結構耦合液晶基元的高分子鏈構象及相變問題研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：唐萍
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目基於蠕蟲狀鏈模型描述半剛性高分子鏈的構象，發展不同拓撲結構高分子中耦合液晶基元的場論方法。除了引入剛性鏈段之間的Maier-Saupe各向異性取向相互作用，還考慮表示主/側鏈之間連線性的局部耦合作用，結合可以精確考慮鏈的幾何拓撲結構的場論方法，發展蠕蟲狀鏈和剛棒高分子自洽場理論的普適模型。採用具有二階精度的準譜數值解法求解蠕蟲狀鏈的構象微分方程，研究含液晶基元的梳型高分子如主/側鏈液晶高分子體系的鏈構象統計及相轉變問題。同時，借鑑密度泛函理論方法，引入鏈段之間的排除體積效應描述鏈構象，在現有自洽場理論的基礎上考慮一些更為精細的鏈結構細節，以期進一步理解鏈剛性效應的本源。這些理論工作的開展，有助於深刻理解半剛性高分子體系（如生命體系及結晶高分子等）的鏈構象及相行為的物理本質及機理，對於製備具有特殊光電物理性能材料及增強高分子複合材料等具有重要指導意義。
結題摘要
本項目基於蠕蟲狀鏈模型描述半剛性高分子鏈的構象，發展了不同拓撲結構高分子中耦合液晶基元的場論方法。相比於易於數學表達的Gaussian鏈模型，由於增加了鏈段的取向自由度，求解蠕蟲狀鏈的構象微分方程要困難許多，我們通過採用三角格線化離散的單位球面描述鏈段的取向，直接在3D實空間用有限體積法數值求解了基於剛性鏈模型的自洽場理論方程，並且易於推廣至複雜拓撲結構高分子鏈如側鏈液晶及剛-柔多嵌段高分子等。同時，為了在現有廣泛運用的自洽場理論基礎上考慮更為細緻的化學結構細節，引入密度泛函理論處理鏈段之間的體積排除效應來描述鏈構象，以空間擁擠效應顯著的相互壓縮的高分子刷和樹枝狀高分子體系為模型，分析了排除體積效應所致的鏈剛性，從而理解了鏈剛性產生的本源。這些理論工作的開展，有助於發展高分子結晶相關理論，對於製備光電材料及增強高分子複合材料等具有重要指導意義。
