《溶劑蒸發效應對高分子薄膜結構影響的動力學研究》是依託北京航空航天大學，由土井正男擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：溶劑蒸發效應對高分子薄膜結構影響的動力學研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：土井正男
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高分子材料中溶劑蒸發在日常生活和許多工業套用（如印刷、塗層、器件製造等）中都非常重要，對於材料製備的最終性能具有決定性的意義。由於涉及到形變（或流變）和相變，這一過程極為複雜，也是目前濕法加工中的困難所在。但是，溶劑蒸發也有積極的一面，它操作簡單，非常適於工業生產。目前已有大量的實驗研究，但相應的理論研究還很少。本項目基於當前高分子動力學理論的最新進展，綜合考慮高分子材料溶劑蒸發過程中的各個物理因素，擬從巨觀和微觀兩個層面描述溶劑擴散所導致的高分子薄膜結構的時間演化。在巨觀上發展由二流體模型修正的壓致擴散耦合模型；在微觀上發展高分子動態自洽場理論。本項目致力於高分子薄膜整體形貌、溶劑蒸發誘導分子鏈拉伸與取向、相分離、嵌段共聚物薄膜自組裝、薄膜中的結晶動力學等方向的研究，建立一套系統的動力學理論，為高分子材料加工提供理論上的指導。
結題摘要
圍繞溶劑蒸發效應誘導軟物質界面結構方面開展了一系列研究，發展和建立了全新的昂薩格變分動力學模型，並成功運用到液滴蒸發動力學等問題的研究中。在國內外重要學術期刊上發表了SCI學術論文54篇，包括3篇PRL，2篇Nature Communications, 1篇Adv. Mater., 7篇Macromolecules, 1篇ACS Macro. Lett.等。項目主持人Masao Doi 教授於2016年成為美國工程院外籍院士，項目主要參與人滿興坤副教授獲批2018年國家自然科學基金優秀青年科學基金項目的資助。該項目執行期間，培養了博士研究生8人，碩士研究生12人。組織國際會議5次，參加總人次430次。根據研究計畫，系統研究了液滴蒸發動力學和溶劑蒸發效應誘導的嵌段共聚物薄膜自組裝的問題。發展和建立了基於昂薩格變分原理的全新軟物質動力學理論模型。建立了液滴蒸發的昂薩格變分動力學模型，揭示了流場對高分子（膠體）液滴沉積圖案影響的物理機理，系統闡述了環狀沉積圖案從山形到火山形到咖啡環再到多環的轉變的物理機理，提出通過調控蒸發速率與接觸線滑移能力控制液滴蒸發沉積圖案的方法；提出蒸發速率梯度誘導液滴定向運動的新物理機制，並得到實驗的驗證；解釋了蒸發驅動的大小膠體球分層現象；系統闡述了溶劑淬火效應對嵌段共聚物自組裝缺陷消除的影響，提出溶劑淬火獲得大面積無缺陷嵌段共聚物層狀相薄膜的方法。項目執行期間，與以色列特拉維夫大學D. Andelman教授、美國馬薩麻薩諸塞大學的T. P. Russell教授(同時也是北京化工大學的兼職教授)、法國蒙彼利埃大學的K. Aissou 教授的實驗課題組進行緊密的合作。特別是，項目主持人Masao Doi教授和主要參與人滿興坤副教授分別與D. Andelman教授連續兩次獲得國家自然基金中國和以色列國際合作項目（2015年和2019年）。我們將繼續圍繞溶劑蒸發效應誘導軟物質界面結構的問題展開研究，為實際工業生產提供重要指導。
