流动聚焦型微流控体系中的液滴的图案化排列和转变模式

流体在微流通道中形成剪切流场(低雷诺数)．不同于宏观体系,由于剪切力和表面张力的竞争作用,产生的液滴在微尺度下的微流通道中形成特殊的排列现象---周期性类似“晶格”排列现象．设计了新型流动聚焦型微流控芯片,分析研究在微流体系中液滴周期性图案化排列和转变机理性,液滴排列模式受两方面因素影响：水油两相的流速比值和微通道尺寸．当微通道宽度为250或300 μm时,液滴形成单层分散,双层和单层挤压排列．当微通道宽度为350 μm 时,液滴会形成单层分散到三层排列到双层挤压最后到单层挤压排列．当出口通道宽度增加到400 μm时,甚至出现了液滴四层排列的现象．同时研究了各个液滴排列模式的“转变点”.     

本体柱状的线形嵌段共聚物在受限状态下的自组装结构

综述了使用计算机模拟方法研究在本体状态下形成柱状结构的线形二嵌段和三嵌段共聚物在平行板间和纳米圆孔内的自组装结构.研究发现,嵌段共聚物体系在受限状态下自组装可以得到与本体状态下不同的纳米结构,调整受限状态的物理化学性质可以调控受限体系的相行为,从而诱导体系形成特定的结构.模拟研究还发现不同相分离强度和链结构的体系,在相同的受限状态下表现出不同的相行为.因此在制备纳米结构材料的研究中,人们要根据嵌段共聚物体系的特定性质,选择相应的受限环境,才能够实现有效的控制.     

高聚物两相体系相行为的流变学研究Ⅰ．均聚物共混体系相行为的研究

本文从流变学角度研究了氯化聚乙烯（ＣＰＥ）／、乙烯－醋酸乙烯酯（ＥＶＡ）共聚物及聚苯乙烯（ＰＳ）／聚乙烯基甲基醚（ＰＶＭＥ）两共混物不稳相分离的动力学过程．发现在相分离早期,共混物的粘度和贮能模量增加,中期及后期,两者逐渐变小．从Ｄｏｉ－Ｅｄｗａｒｄｓ模型出发．考虑到剪切引起的分子形变伴随的流体力学相互作用的变化及其作用下,相互的增长、破裂、旋转等因素,引入Ｄｉｃｋｉｅ有效体积的概念,分析、解释了上述实验现象．但对ＰＳ／ｐｖｍｅ（９０／１０,Ｗｔ％）ＨＣＰＥ／ＥＶＡ（２５／７５,Ｗｔ％）两共混物在相分离后期,粘度有所增长的实验事实,还需深入细致的研究．     

聚甲基丙烯酸甲酯/(苯乙烯-丙烯腈)共聚物混合体系的早期分离

本文用激光光散射技术研究了高分子混合体系聚甲基丙烯酸甲酯/(苯乙烯-丙烯腈)共聚物(PMMA/PSAN)不稳相分离(Spinodal decomposition)过程,结果指出,相分离前期符合Cahn理论预言的结果;首次用光散射技术在高分子混合体系相分离研究中得到了不稳相分离增长速率最大值R(q_m);只(q)的实验结果与理论值相吻合;证实了界面自由能对相分离增长速率的影响是不可忽略的。     

Toehold开关调控的大肠杆菌基因表达体系

设计了一种核糖体调节器—“立足点开关”（toehold switch）。与传统核糖体调节器设计不同的是，该核糖体调节器的起始密码子（AUG）和核糖体结合位点位于核糖体调节器中发夹结构RNA的环（loop）上，而“茎”（stem）结构是完全互补配对的RNA双链。通过RNA链替换反应，引发链（trigger）RNA能够打开发夹结构RNA，从而激活下游绿色荧光蛋白的表达，导致荧光信号的增长，最终实现对大肠杆菌基因表达的调控。系统研究了“茎”的长度对绿色荧光蛋白表达的调控作用。实验结果表明，当“茎”的长度大于8个碱基时，发夹结构RNA就能有效地抑制绿色荧光蛋白的表达。进一步的共表达实验结果表明，引发链RNA能够打开发夹RNA，从而调控大肠杆菌基因表达。Toehold开关调控的大肠杆菌基因表达系统具有可拓展性，可应用于多基因表达调控，对基因疾病诊疗具有潜在应用价值。     

把分子模拟法引入高分子物理实验教学

分子模拟法（也被称作计算机模拟法）是用计算机以原子水平的分子模型来模拟分子的结构与行为,进而模拟分子体系的各种物理与化学性质,它已成为一种重要的科学研究方法,并且被广泛地应用于高分子科学的研究中。     

苯乙烯在顺1,4-聚丁二烯上的接枝共聚反应动力学的Monte Carlo模拟

用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟方法对苯乙烯在顺１，４－聚丁二烯上的接枝反应动力学进行了研究。模拟结果表明，对于不同的橡胶浓度，接枝的和均聚的聚苯乙烯的数均聚合度、接枝效率与苯乙烯在顺１，４－聚丁二烯上的接枝共聚反应的动力学的解析解十分吻合，证明本方法能够有效地应用于自由基型接枝共聚合反应体系。     

Elastic Behavior of Polymer Chains

在三维非格子模型中研究了高分子链的弹性行为. 使用蒙特卡罗方法在构相空间中对高分子链抽样,每种链都得到了超过109个样本,然后使用类橡胶弹力的非高斯理论对这些样本进行数值分析并进行统计分析. 通过观测链柔性以及伸长量对高分子链的均方末端距、平均能量、平均赫尔姆霍兹自由能、弹力、能量对弹力的贡献和熵对弹力的贡献等性质的影响,发现刚性链比柔性链更加容易被拉伸. 而由于熵的作用,当拉伸长度大到一定程度时,刚性链的拉伸难度会大大增加.     

聚电解质混合物在均匀带电平面上吸附的密度泛函研究

采用非局域密度泛函理论计算方法(NLDFT), 我们研究了两种带相反电荷的聚电解质混合物在均匀带电平面上的吸附以及吸附层的电荷反转现象. 我们对表面带电密度和聚电解质链段的价态对吸附的影响做了系统研究, 发现在体系中不含小离子的情况下, 当体系中两种聚电解质链段都为单价时, 和表面带相反电荷的聚电解质链能够吸附在平面上, 而和表面带相同电荷的聚电解质链和表面之间相互排斥, 整个过程就是表面电荷被与之带相反电荷的聚电解质链上所带电荷中和的过程, 没有出现明显的电荷反转现象|当体系中作为反离子存在的聚电解质链段价态为二价时, 和表面带相同电荷的聚电解质链能在表面上吸附, 出现明显的电荷反转现象. 理论研究表明, 以反离子居中为媒介的静电相关效应是聚电解质混合物出现多层吸附的主要驱动力之一.     

最有效的相容剂是两嵌段还是多嵌段聚合物?

Monte Carlo simulations were used to investigate the compatibilizing behaviors of multi-block copolymers with different architectures in A/B/(block copolymer) ternary blends. The volume fraction of homopolymer A, employed as the dispersed phase, was 19%. The simulations illustrate how a di- or multi-block copolymer aggregates at the interfaces and influences the phase behaviour of such incompatible polymer blends. The di-block copolymer chains tend to "stand" on the interface whereas the multi-block chains lie on the interface.In comparison with the dj-block copolymer, the block copolymers with 4, or 10 blocks can occupy more areas on the interface, and thus the multi-block copolymers have higher efficiency for the retardation of the phase separation.