鋰-高分子系統主要有兩部分組成。鋰(Li)是一種銀白色的金屬元素，質軟，是密度最小的金屬。用於原子反應堆、制輕合金及電池等。鋰和它的化合物並不像其他的鹼金屬那么典型，因為鋰的電荷密度很大並且有穩定的氦型雙電子層，使得鋰容易極化其他的分子或離子，自己本身卻不容易受到極化。這一點就影響到它和它的化合物的穩定性。高分子又稱高分子聚合物，高分子是由分子量很大的長鏈分子所組成，高分子的分子量從幾千到幾十萬甚至幾百萬。
基本介紹
- 中文名：鋰-高分子系統
- 外文名：Lithium polymer system
- 拼音：lǐgāofèn zǐxì tǒng
- 類別：化學與生物
- 組成：鋰、分子
- 套用：工業系統
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系統組成結構
鋰
鋰(Li)是一種銀白色的金屬元素，質軟，是密度最小的金屬。用於原子反應堆、制輕合金及電池等。鋰和它的化合物並不像其他的鹼金屬那么典型，因為鋰的電荷密度很大並且有穩定的氦型雙電子層，使得鋰容易極化其他的分子或離子，自己本身卻不容易受到極化。這一點就影響到它和它的化合物的穩定性。
由於電極電勢最負，鋰是已知元素(包括放射性元素)中金屬活動性最強(注意不是金屬性，已知元素中金屬性最強的是銫)的。
高分子
高分子又稱高分子聚合物，高分子是由分子量很大的長鏈分子所組成，高分子的分子量從幾千到幾十萬甚至幾百萬。絕大多數高分子化合物是許多相對分子質量不同的同系物的混合物，因此高分子化合物的相對分子質量是平均相對分子量。高分子化合物是由千百個原子以共價鍵相互連線而成的，雖然它們的相對分子質量很大，但都是以簡單的結構單元和重複的方式連線的。
鋰—高分子
由兩種不同性質的單體聚合而成的嵌段共聚高分子，具有許多均聚高分子所不具備的性質，如可作為高效表面活性劑和超分散劑等。嵌段共聚高分子的相行為也有其特殊性，如由於不同單體間的不相容性，可以導致微相分離，使材料的性能發生重要變化。近年來，該領域引起了許多凝聚態物理學家和高分子科學工作者的極大興趣。許多學者提出了嵌段共聚物微相分離的理論，但由於情況非常複雜，至今尚沒有一個理論能解釋其中的所有現象。另一種研究方法是採用計算機分子模擬，包括分子動力學和Monte Carlo模擬。其中後者以程式相對簡單、運算速度快而受到青睞。用元胞動力學系統模擬共聚高分子系統的相變動力學。
鋰—高分子系統模型
為了節省計算機存儲空間和提高模擬速度，熔融態或高濃度高分子系統的Monte Carlo模擬多採用立方格子模型，即系統由立方格子堆積而成，每個高分子鏈節占一個格點，溶劑或空穴占一個格點。模擬中，高分子位形的變化是通過鏈的微鬆弛來達到的，傳統的算法主要包括:擺尾(End-Turns)、L-翻轉(L-Inversions)和曲柄運動(Crankshaft Motions)等。但這些運動模式都只能對高分子鏈的局部進行鬆弛，不能改變分子的總體位置，因此運動的效率較低。
對高濃度高分子系統Monte Carlo模擬的不同算法進行了比較分析，發現鍵長漲落模型空穴擴散算法中採用的中間鏈節蛇行運動不符合微觀可逆性要求，可能會導致高分子鏈的過度收縮，因此應該予以去除。對不同鏈長的無熱均聚高分子系統的平均末端距進行了模擬計算，結果符合標度關係。模擬中去除中間鏈節蛇行運動後，標度指數為v=0.535，與Bishop等的結果一致;當包含中間鏈節蛇行運動時，標度指數為v=0.335。對體積濃度為0.91的對稱兩嵌段共聚高分子系統的微觀分相現象進行了模擬，發現去除和包含中間鏈節蛇行運動的算法都能得到層狀結構，與理論和實驗預測的結果相一致。但兩種算法得到的層狀結構有所差異，含有中間鏈節蛇行運動的算法模擬得到的層間距要比去除了該運動模式的算法得到的層間距小，進一步顯示了中間鏈節蛇行運動可能導致高分子鏈的過分收縮。去除了中間鏈節的蛇行運動後，鍵長漲落模型空穴擴散算法不失為一種有效的模擬高濃態高分子系統靜態結構的方法，具有運動效率高、算法簡單等優點。該算法對高分子系統分相動力學模擬的套用有待進一步考察。
鋰-高分子系統套用
以聚乙炔為代表的新一代高分子聚合物因其奇特的導電性能而受到人們的廣泛重視與研究。這類材料具有準一維結構，本身並不導電，但受摻雜後電導率可以提高十幾個數量級，導電性甚至可以超過銅。但其載流子不是傳統金屬或半導體中的電子或空穴，而是孤子或極化子。80年代初期，Su，Schrieffer和Heeger提出了著名的SSH緊束縛模型。後來Lin-liu等又將其連續化為TLM模型，成功地解釋了聚乙炔的一系列性質。目前這些模型已被廣泛地用於研究一維緊束縛系統，甚至被用來研究C60團簇體系。導電聚合物是由大量的高分子鏈平行交錯排列構成，分子鏈之間具有弱的橫向鏈間耦合。在SSH模型基礎上考慮到這種弱耦合後，人們又發現了一些新現象，如聚乙炔的Peierls相變可能分兩步進行，即極化子、雙極化子可形成三維元激發等等。近年來的大量實驗還表明:實際聚乙炔材料中存在各種共軛缺陷，如sp3鍵，使得分子鏈長度很短。對聚乙炔進行的Raman散射實驗表明其最可能的分子鏈長度為40個CH基團甚至更短;光致發光研究也得出聚乙炔鏈的平均長度可能少於26個CH基團的結論當分子鏈長度有限或很短時，系統的邊界將起很大的作用。不同的邊界條件可使系統呈現不同的穩定結構，甚至可能使系統的某種結構失穩。對聚乙炔鏈，Su曾指出當分子鏈較短而周期性邊界條件不能適用時，SSH模型相對於鏈的均勻壓縮或二聚化結構是不穩定的，必須增加一邊界穩定項。Xie等進一步研究了邊界條件對孤子振動模的影響，得到了與實驗一致的結論。一般而言，在大尺寸體系下建立的物理模型用於研究小尺寸體系的穩定性時，必須選取恰當的邊界條件，才能取得與實驗一致的物理結論。
