《聚合物納米粒子混合體系的新場理論模型及套用》是依託蘇州大學，由陳康擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：聚合物納米粒子混合體系的新場理論模型及套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳康
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
聚合物納米粒子複合材料（polymer nanocomposites, PNCs）有著非常廣泛的套用。理解、預測和控制PNCs材料自組裝結構的形成是材料設計以達成所期望性能的重要一環。雖然自洽場理論在預測聚合物類材料的自組裝結構方面有很多優勢，但是目前幾種針對PNCs的場理論模型都存在很大的缺陷。本項目提出了發展一套合理、高效的場理論模型，來研究各種複雜PNCs體系的自組裝結構的形成和熱力學驅動機理。前期預研的結果表明，本項目所提出的思路和方法切實可行。我們將逐步發展和完善包含各種類型粒子的PNCs體系的場理論模型，如簡單球形粒子、有取向性粒子以及嫁接有聚合物長鏈的粒子。我們將研究在各種聚合物介質環境下，粒子大小、depletion層厚度、粒子表面化學性質、粒子形狀、粒子表面嫁接聚合物鏈的長度、數量、種類等等因素對體系自組裝結構形成與變化的影響。
結題摘要
本項目的主要目標是研究聚合物/膠體粒子混合體系的自組裝結構與動力學。我們在如下五個方面取得了不錯的進展。（1）聚合物/膠體粒子體系新的場理論模型：我們發展了一套新的描述聚合物/膠體粒子體系自組裝的場理論模型。該方法在場理論框架下實現了粒子描述的離散化，這是場理論套用的一個挑戰。並且該方法可以很好的控制體系中粒子的數目，能夠充分體現聚合物-粒子界面作用的細節。（2）聚合物刷結構/膠體粒子體系的組裝和動力學：我們發現活性膠體粒子會導致聚合物刷的反常拉伸；在準二維條件下會使聚合物鏈形成bundle，並像生物鞭毛一樣擺動；表面嫁接聚合物鏈的膠體放在活性粒子浴中，鏈會自發產生集體的對稱性破缺，並誘導活性粒子環流的產生以及膠體粒子的持續定向轉動。這個發現為設計製造柔軟可形變微觀動力器件提供了新的思路和途徑。（3）囊泡（環形鏈）/膠體粒子的動態組裝：我們設計使用囊泡（環形聚合物鏈）來包裹活性膠體粒子，從而組裝成一個可形變的活性膠體細胞（Active colloidal cell）。我們研究了其自組裝行為，研究結果對形變在活性物質自組裝過程中的影響提供了新的認識，為深入研究各種可形變活性物質的集體行為提供了參考。（4）聚合物在活性粒子浴中的Globule-stretch相變：在傳統的聚合物鏈G-S轉變研究中，主要調控手段是改變溫度、pH值或施加剪下流場或單分子力。而我們的研究提出了一種新的調控思路，就是通過在體系中加入活性粒子，以及改變活性粒子的活性來達到動態調節鏈的G-S轉變。（5）模型膠體鏈的玻璃化轉變：我們發展了描述鏈狀分子的微觀NLE理論，並從理論和模擬上全面探索了連線性對玻璃化轉變的影響，研究了鏈長、鍵長和單體尺寸的不同作用，揭示了大分子玻璃和小分子玻璃的差異。
