《膠體－高分子混合體系相行為的計算機模擬》是依託中國科學院力學研究所，由歐陽文澤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：膠體－高分子混合體系相行為的計算機模擬
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：歐陽文澤
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目將採用基於粗粒化模型的耗散粒子動力學模擬，來研究膠體－高分子混合體系的相行為。通過調整高分子鏈長或尺寸，來計算體系中空缺作用的強弱變化，確定膠體的相圖或相共存區域，找出導致相共存區域轉變的高分子尺寸臨界值；通過在膠體－高分子體系中加入不同柔性和幾何形狀的高分子，觀察相轉變過程和相結構的變化，探討不同的高分子鏈對膠體相的影響以及膠體相對高分子拓撲結構和構型的逆影響；通過改變受限環境，利用膠體和納米粒子的自組裝或自組織特性和敏感的外場回響性，揭示各種有序相結構巨觀性質與高分子鏈構型和運動以及介觀膠體結構的內在關係，提出普適性的膠體－高分子體系自組裝和有序相轉變機理。該研究有助於揭示主導膠體－高分子相行為的微觀機制，對於理解、控制膠體－高分子混合體系相行為和納米有序結構的特性和功能及其套用起到推動作用。
結題摘要
膠體－高分子混合體系是一種很重要的複雜流體模型體系，具有複雜而又豐富多彩的相行為和結構，這也是它吸引眾多科學家研究興趣的原因之一。研究該體系的相行為，不僅可以推動複雜流體領域的科學研究，還有著工業上的潛在用途。計算機模擬作為聯繫理論和實驗的橋樑，可以彌補傳統實驗與理論的不足，從粒子的運動和相互作用的微觀層次出發，研究膠體－高分子體系的相行為及結構，並揭示其微觀本質。本項目中，我們採用計算機模擬方法，研究了膠體-高分子混合體系的相行為。首先，我們將膠體粒子和高分子鏈段粗粒化，並選擇合適的粒子相互作用，建立了計算機模擬的普適性方法和一般算法。為了驗證該模擬平台和程式算法的正確性，我們將其成功地套用於簡單體系，並進一步修正物理模型，完善了模擬方法。除了原計畫中的耗散粒子動力學模擬方法外，為了與研究的進展和目標相適合，我們根據實際需要還採用了Smart Monte Carlo方法和布朗動力學方法以及開發相應的程式和平台。接下來，我們根據研究計畫，觀察了相轉變和相結構的變化過程，以及相對應的高分子空間構型和微觀結構，探討分子拓撲結構對膠體相行為的影響，發現不同拓撲結構的高分子在混合體系中的構型類似，與線性高分子相比，對相共存的影響很小；研究了受限環境對體系相行為影響，主要考慮了二維或準二維的情形，並與三維情況進行了對比，並取得了一些階段性的成果。另外，在原計畫外，利用已有的方法和平台還進行了一部分原計畫沒有列入的工作，通過改變粒子之間的相互作用，觀察膠體體系的相行為，分別從硬球模型、單純的排斥相互作用以及存在長程吸引力的情況，做了一部分預研究，觀察不同粒子相互作用對體系相行為的影響，以期將硬球模型和其它不同的相互作用勢聯繫起來。
