軟膠束納米粒子的聚集態行為的理論研究

《軟膠束納米粒子的聚集態行為的理論研究》是依託復旦大學，由李劍鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：軟膠束納米粒子的聚集態行為的理論研究
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李劍鋒

項目摘要

高分子膠束粒子體系在食品、塗料、染料、墨水和化妝品工業有著廣泛的套用，目前的理論通常把膠束抽象成硬球粒子，進而研究其逾滲、熵致有序等聚集態行為；但在實際高分子體系中，膠束多為軟粒子。鑒於此，本項目將結合生物膜彈性理論系統地研究軟膠束粒子及軟納米粒子的聚集態行為，具體而言，用生物膜領域中的彈性膜理論及三角格線模型來描述每個軟粒子的形變，然後再用朗之萬動力學方程模擬多個軟粒子的集體動力學行為。基於此方法，本項目將重點考察軟粒子體系的臨界逾滲現象，以及多組份軟粒子的熵致相轉變和熵致有序行為。

結題摘要

高分子膠束粒子體系在多個科學及套用領域有著廣泛的套用，目前的理論研究主要針對硬球膠束粒子展開，較少涉及軟膠束粒子。實驗發現軟膠束粒子經常趨向於形成線型聚集態，但目前還沒有理論或模擬可較好地解釋這一點。本項目針對此問題及軟膠束粒子聚集態的相關行為展開較為系統的研究。主要採用了三個層次的理論模型對該問題進行了研究。 首先，我們通過變分求極小，從理論上證明多個軟粒子聚集形態在只考慮表面張力能和吸附相互作用時，其形狀方程的解為球冠，因此，我們提出了截球模型，並用此模型計算得到了軟膠束粒子在不同的吸附係數和不同溫度參數下的各種聚集態的相圖，發現粒子較軟時（或吸附係數與表面張力比值較大時）容易發生線性聚集。 其次，由於截球模型只能考慮粒子數較少的情形，因此，我們在第二層次的理論模型中把每個軟膠粒子抽象成一個點，然後用誘導取向的方式來近似其“軟度”，我們格子模型模擬了不同柔軟程度的膠束粒子的逾滲行為，發現軟粒子的逾滲臨界濃度比硬粒子的小。 最後，我們結合Helfrich彈性膜理論模型，用模擬囊泡和生物膜的模型方法，初步模擬研究了軟膠束粒子的聚集態行為，結果與截球模型的大致一致。