低能量链端对聚苯乙烯薄膜铺展和润湿行为的影响

通过低能量功能端基的表面富集作用,研究了聚苯乙烯（ＰＳ）薄膜在聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）表面上的铺展和润湿动力学．用光学显微镜跟踪了ＰＳ薄膜的润湿行为,并对高分子熔体膜中非连续部分尺寸的增大速率进行了测定．分别用ＸＰＳ和ＡＦＭ对ＰＳ薄膜的表面组成和ＰＳ液滴的平衡接触角进行了测定．发现具有低表面能的氟碳端基在薄膜表面富集使ＰＳ薄膜的表面张力下降,并使ＰＳ液滴在ＰＭＭＡ表面上的平衡接触角减小,从而使高分子熔体膜中非连续部分尺寸的增长速率下降,得到了与液液界面铺展和润湿理论一致的实验结果．     

利用薄膜去润湿行为研究线形和环形聚苯乙烯及共混薄膜的黏度

研究了线形聚苯乙烯(LPS)薄膜,环形聚苯乙烯(RPS)薄膜以及不同配比的共混薄膜在聚二甲基硅氧烷(PDMS)高分子刷上的去润湿动力学行为.研究发现,LPS薄膜的去润湿速度要快于RPS薄膜的去润湿速度,共混薄膜的去润湿速度介于LPS薄膜和RPS薄膜之间,且共混薄膜的去润湿速度随着RPS在共混薄膜中含量的增加而降低.利用水和乙二醇在薄膜表面的接触角计算得到LPS薄膜,RPS薄膜及共混薄膜的表面张力.结果发现,共混薄膜的表面张力均小于LPS薄膜和RPS薄膜的表面张力,且当RPS含量为70%时,共混薄膜的表面张力达到最小值.通过对薄膜在去润湿过程中的孔半径、去润湿速度、边宽以及后退接触角的研究,获得了LPS薄膜、RPS薄膜及共混薄膜的黏度.结果表明,LPS薄膜的黏度要低于RPS薄膜的黏度,实验得到的不同比例共混薄膜的黏度介于LPS薄膜和RPS薄膜的黏度之间,且其低于LPS和RPS的质量权重平均值.     

非溶剂诱导聚苯乙烯超薄膜去润湿过程中不同有序表面形貌的形成

利用原子力显微镜研究了带有自然氧化层硅基底上聚苯乙烯薄膜在不同非溶剂诱导下的去润湿过程.研究发现,非溶剂是通过渗透取代机理诱导高分子薄膜发生去润湿.薄膜的形貌取决于成孔过程与孔增长过程的相对速度.当聚苯乙烯(PS)薄膜厚度为15 nm时,随着溶剂烷基链的增长,成孔数显著降低;然而孔开始合并时孔径明显地增加.当PS薄膜厚度增加到25 nm时,随着溶剂烷基链的增长,成孔数略有降低,薄膜形貌形成长程有序的双连续的结构.当PS膜厚为35 nm时,与其它2个膜厚相比,成孔数大幅下降.此外,温度和分子量能进一步降低去润湿过程中的成孔数,从而形成分形结构形貌.     

高分子量聚合物对溶剂诱导低分子量聚合物薄膜去润湿动力学的影响

采用偏光显微镜及椭偏仪等研究了单分散低分子量聚苯乙烯(PS)薄膜、 单分散高分子量PS薄膜以及将二者按不同质量比共混制备的PS薄膜, 在室温下用丙酮溶剂诱导其去润湿的过程. 实验发现, 按不同质量比共混的PS薄膜的去润湿动力学与单分散的PS薄膜去润湿动力学有较大区别. 按不同质量比共混的PS薄膜, 低分子量的PS更易于富集在薄膜的表面, 其去润湿的速度介于单分散低分子量PS薄膜与单分散高分子量PS薄膜的去润湿速度之间. 但共混薄膜的去润湿速率并非随着高分子量PS的加入呈现单调的变化, 这是由大量接触分子的形成抑制了去润湿所致.     

St-DVB凝胶化反应动力学机理的模型理论研究

高分子凝胶化反应对功能高分子骨架结构有重要影响，它经历溶胶一凝胶的不可逆转变（sol－geltransition）；导致高分子网络结构及分子尺寸的突变，动力学过程和机理十分复杂，因此，人们对这一领域的研究始终贯注了巨大兴趣．追溯过去，人们对高分子凝胶化过程的研究经历了由未考虑环化、搭环的Flory－stockmayer理论问；静态渗流理论［’］到动态凝胶化模型＊三个发展阶段·后者除克报了前两种的不足外，还引入了与几何形状密切相关的动态标度处理方法．近年来，分形概念的产生更激励了动态标度的发展，这种增长模型的研究方法考虑了增长…     

机器学习方法在高分子玻璃化研究中的应用

高分子玻璃的物理性质与其结构和动力学密切相关.揭示高分子玻璃化的微观物理图像对高分子玻璃材料的结构调控和分子设计至关重要.然而,高分子的长链结构和复杂单体结构特征致使目前仍然缺乏普适的理论或者模型来定量解释高分子玻璃化的物理机制.因此,亟需发展更为先进的研究方法从而更深入地理解高分子玻璃化.近年来,国内外学者利用基于数据驱动的信息学方法(例如机器学习)对高分子玻璃化开展了研究,并取得了丰富成果.本综述首先介绍了常用的高分子信息学数据库和机器学习算法.之后,从高分子玻璃化转变温度的预测、新型高分子玻璃材料的研发、过冷液体的结构-动力学关系和玻璃体系相变的确定四个方面总结和评述了机器学习应用在玻璃化研究中的代表性进展.最后,探讨了机器学习方法在高分子玻璃化研究中面临的主要挑战,并对玻璃信息学这一领域的发展进行了展望.     

受限高分子薄膜界面动力学与缠结的关系

通过Monte Carlo模拟结合原始路径分析(PPA)的方法,阐述了缠结高分子薄膜的界面动力学与缠结程度的关系.研究发现,以吸附势能的临界值εwc≈-0.6 kBT附近为界,当墙壁-高分子作用势能从弱吸引到强排斥变化时,界面层中的链移动快于中心层,只有当墙壁的吸引作用增强到一定程度时,界面层中的链移动才会慢于中心层.界面动力学受到促进或阻碍可能与界面层和中心层的缠结程度直接相关:界面层的缠结程度保持在本体水平上基本不变;中心层的缠结程度在强吸引表面上低于界面层,而在弱吸引和排斥表面上高于界面层.此外,中心层和界面层中高分子链受限程度的变化对薄膜界面动力学行为的转变产生一定影响.对于薄膜中链密度分布情况随墙壁-高分子作用势能变化的分析为相关的物理化学机制提供了理论依据.     

高分子动力学的单链模型

高分子单链模型是高分子稀溶液理论研究的基本模型.对其进行深入地分析,不仅有助于解决高分子稀溶液体系中溶液黏度和分子链扩散等基本问题,而且能够增进人们对高分子链结构与溶液性质间关联性的理解.虽然基于经典连续性介质力学的流体动力学理论可以定性,甚至半定量地获得稀溶液的一些重要性质,但是,随着科学技术的发展,人们从分子水平上建立了许多描述高分子稀溶液性质的模型和理论,期望能够定量地描述高分子稀溶液的性质.本文以高分子稀溶液中3个典型的单链模型为例(包括:不含流体力学相互作用的Rouse模型、含二体流体力学相互作用的Zimm模型和含多体流体力学相互作用的部分穿透球模型),综述高分子稀溶液的重要性质,并详细地给出其动力学方程的推导过程及其重要的研究进展.特别是,对于Rouse模型,本文还将其预言结果拓展到了短链高分子流体体系;此外,还介绍了这一领域的关键科学问题、发展前景和研究方向.     

混合溶剂诱导PS膜的去润湿过程

采用光学显微镜及原子力显微镜等实验手段研究了聚苯乙烯(PS)膜在水和丙酮混合溶剂诱导下的去润湿过程.实验发现,在亲水基底上,随着丙酮含量的减少,在整个去润湿过程中孔半径与时间呈e指数关系[R～exp(t/τ)],然后呈线性关系(R～t),最后为R～t0.76,并且孔增长机理从成核增长机理转变为取代机理.在疏水基底上,随...     

单链高分子在纳米孔隙中的跨膜输运问题

针对单链高分子通过薄膜上纳米孔隙的输运这一现象分别首次实验和理论方面介绍了现今的研究进展情况.文中以理论和实验上共同关注的单链高分子跨膜输运的平均通过时间问题展开论述.具体地,作者考察了薄膜的厚度、薄膜的曲率、膜两侧的溶剂性质、单链高分子聚集态的变化以及链间相互作用等因素对输运过程的影响,并讨论了与这些因素相对应的实际应用.同时,分别对几个研究组的实验结果、解析以及模拟的理论结果进行了分析比较,旨在促进这一现象在相关领域的研究.     

界面诱导相分离和特殊相结构的生成

界面诱导相分离是由界面润湿效应所诱发的共混体系非平衡相变现象.本文评述了相分离体系薄膜在界面作用下所表现出来的相形态、相变动力学、润湿层形成机理以及空间维数受限条件下所呈现出来的特殊相结构等.同时着重介绍了针对此现象进行数值模拟的基于Cahn-Hilliard-Cook方程的理论模型以及相应的模拟研究进展.     

高分子免疫佐剂

随着新一代疫苗的发展,安全、高效的免疫佐剂的研究日益紧迫.本文介绍了这一领域的研究,扼要综述了高分子免疫佐剂的研究进展,并展望了高分子免疫佐剂的发展前景.     

嵌段共聚物增容剂对不相容均聚物共混体系相行为和界面性质的影响

聚合物共混体系(又称聚合物合金)兼具其相应组分的均聚物和共聚物的多种特征,甚至具有新的理想性能,从而成为了一种具有极高经济价值的新材料.该材料的研发极大地丰富了高分子物理学、高分子化学和材料学的研究内容,拓宽了聚合物材料在现代工业中的应用,同时把聚合物材料研究推向了交叉科学的前沿.均聚物/嵌段共聚物/均聚物体系作为经典的三元聚合物共混体系,对其进行深入地研究,不仅可以促进人们对高分子科学中重要问题的理解,而且可为新型嵌段共聚物增容剂的改良和设计提供理论依据.近年来,有关聚合物共混体系的实验、理论和计算机模拟工作很多,并且取得了较大的进展,但是相关综述较少.本文以均聚物/嵌段共聚物/均聚物体系为例,综述该领域的基本概念和发展历史,并着重介绍两嵌段共聚物增容剂对该三元共混体系相行为和界面性质的影响.此外,还介绍了这一领域的关键科学问题、发展前景和研究方向.     

高分子/单链高分子纳米粒子复合体系中的界面性质

高分子与纳米粒子复合是改善高分子材料性能的有效途径.近20年来关于高分子/纳米粒子复合物的研究引起了学术界广泛的兴趣.然而由于此类体系中的影响因素复杂,虽然学者们在相关材料性能的研究方面取得了重要进展,但是相关理论的发展却相对滞后,其中一个重要原因是实验上表征手段的缺失,导致对体系中纳米粒子与本体高分子链相互作用规律的认识(尤其是两者界面性质的认识)不够.本文总结和阐述了我们近几年利用分子动力学模拟技术研究高分子/单链高分子纳米粒子复合体系的主要结果,并围绕此类复合体系中的界面结构及动力学性质,讨论并总结了纳米粒子对本体高分子链的作用范围及影响规律,指出单链纳米粒子对熔体链的作用范围与纳米粒子的自身尺寸相当,而与熔体高分子链的分子量没有直接的关系.该结论将为纳米复合体系高分子理论的发展提供重要参考.     

聚乙二醇单分子的界面扩散:荧光关联光谱与单分子轨迹追踪测量的一致性

高分子表界面的扩散运动在决定体系流变学性质、界面化学反应速率、相分离及其动力学、生物功能与信号传导等方面发挥着关键作用,因而,有效、准确地测量表界面处单个高分子的扩散运动具有十分重要的意义.本文以荧光关联光谱、单分子荧光轨迹追踪技术为手段,以吸附于固液界面的聚乙二醇(PEO)分子为模型体系,对上述两种研究方法进行了详细的比较.结果表明,虽然两种方法原理不同,覆盖的时间窗口不同,测量空间范围不同,但是在合适的测量时间窗口内对理想界面(水/硅烷化单晶薄膜的界面)处的PEO单分子扩散运动进行测量,获得了一致的扩散系数结果,表明了两种研究方法对理想界面处单分子扩散测量的准确性与可靠性.     

可生物降解高分子的酶法合成和改性

介绍了新型功能高分子材料－可生物降解高分子材料的研究概况，并重点评述了这一领域研究的新分支－酶法合成可生物降解高分子材料的新进展。     

高分子纳滤膜的研究及进展

对高分子纳滤膜的发展背景以及国内外在这一领域的研究的研究进展作了详细的介绍。     

仿生高分子的研究进展

本文介绍了近年来结构仿生高分子材料和功能仿生高分子材料方面的研究进展,介绍了生物材料的多级有序结构、智能水凝胶、仿荷叶表面、高分子在细胞培养和生物矿化等方面的研究结果,探讨了这一领域的可能发展方向.     

高分子固体电解质研究进展

由于具有质轻，成膜性好，易卷曲等许多无机材料不可比拟的优点，高分子固体电解质自本世纪７０年代初刚出现就引起了人们极大兴趣。十几年来，这一领域的研究一下受到普遍关注。本文综述了对高分子固体电解质的研究过程中，人们旨在改善其导电性能，力学性能等综合性质能提出的理论构想和进行的实际探索，介绍了一些研究高分子固体电解质的新方法，并对高分子固体电解质材料的研究方向和应用前景作了展望。     

界面光化学反应研究进展

本文介绍了在气液界面上和LB 膜中的光化学反应特点及不同的类型, 从界面光聚合、界面光致变色、界面光致电子转移、光电转化等几个方面对最近几年来在界面光化学领域内的重要成果及最新进展进行了综述, 并对这一领域的发展和应用前景进行了展望。