溶劑退火過程中嵌段共聚物薄膜形態的分子模擬研究

《溶劑退火過程中嵌段共聚物薄膜形態的分子模擬研究》是依託南開大學，由李寶會擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：溶劑退火過程中嵌段共聚物薄膜形態的分子模擬研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李寶會
• 依託單位：南開大學

中文摘要

調控嵌段共聚物自組裝納米結構的形態和長程式仍然是一個相當大的挑戰。溶劑退火技術已被用於調控嵌段共聚物薄膜體系的微觀相分離，然而對其調控機理還不清楚。本項目擬採用分子模擬方法結合可調節氣液平衡的模型，圍繞溶劑退火過程中調控嵌段共聚物薄膜自組裝形態和微區取向的機理開展研究。考察溶劑的性質、襯底的性質、共聚物的組分、溶脹度和溶劑蒸發速率等對薄膜自組裝形態及微區取向的影響；探索形成不同形態結構的條件，以及溶劑滲入薄膜和溶劑蒸發過程之間的關聯與匹配性；揭示不同自組裝形態形成的機制。獲取薄膜自組裝形態以及微區取向隨不同參數演化的相圖。總結、歸納薄膜溶脹程度和溶劑蒸發速率對自組裝形態及微區取向調控的規律；並進一步預言和設計具有特定自組裝形態或特定微區取向的嵌段共聚物薄膜體系。本研究的成果將提供溶劑退火對嵌段共聚物薄膜自組裝形態調控的深入認識；並將為嵌段共聚物作為納米刻蝕模板等技術套用提供理論指導。

結題摘要

在本項目的資助下，項目組成員使用格點蒙特卡洛模擬圍繞溶劑退火過程中調控嵌段共聚物薄膜自組裝形態和微區取向的機理開展了系統研究。考察了溶劑的性質、兩種不同性質溶劑的混合比例、襯底的性質、共聚物的組分、溶脹度和溶劑蒸發速率等對薄膜自組裝形態及微區取向的影響；找到了形成垂直取向的柱狀相（垂直柱狀相）和垂直取向的層狀相（垂直層狀相）的形成條件；揭示了各種形態的形成機制。獲得了薄膜自組裝形態以及微區取向隨上述參數演化的相圖。總結、歸納了上述參數對自組裝形態及微區取向調控的規律。另外還對溶劑蒸發條件下嵌段共聚物在油/水乳化液滴中自組裝形成多孔粒子的機制，平板接枝環形均聚物刷、接枝三嵌段共聚物刷、以及接枝AB兩嵌段共聚物與A均聚物刷在溶劑中自組裝行為，全親水嵌段共聚物在水溶液中、嵌段共聚物在二元溶劑中、星形四元聚合物或巨分子在選擇性溶劑中的自組裝行為，以及聚電解質單鏈在顯含不良溶劑的溶液中鏈構象轉變等進行了系統研究。相關研究成果提供了對溶劑退火誘導的嵌段共聚物薄膜自組裝行為及其自組裝結構的深入認識；並將為嵌段共聚物作為納米刻蝕模板等技術套用提供理論指導。