Phase behavior and interfacial properties of diblock copolymer-homopolymer ternary mixtures: Influence of volume fraction of copolymers and interaction energy

We use a Monte Carlo method to study the phase and interfacial behaviors of A-b-B diblocks in a blend of homopolymers, A and B, which are confined between two asymmetric hard and impenetrable walls. Our results show that, when the interaction strength is weak, the block copolymersare uniformly distributed in the ternary mixtures under considered concentrations. Under strong interaction strength, distribution region of the block copolymers changes from a single smooth interface to a curved interface or multi-layer interface in the ternary mixtures. Furthermore, our findings show that with increasing volume fraction of A-b-B diblock copolymer(фC), copolymer profiles broaden while фC≥ 0.4, a lamellar phase is formed and by further increasing фC, more thinner layers are observed. Moreover, the results show that, with the increase of фC, the phase interface first gradually transforms from plane to a curved surface rather than micelle or lamellar phase while with the increase of the interaction between A and B segments(ε_(AB)), the copolymer chains not only get stretched in the direction perpendicular to the interface, but also are oriented. The simulations also revealthat the difference between symmetric and asymmetric copolymers is negligible in statistics if the lengths of two blocksare comparable.     

Statistics of polymer capture by a nanopore: A Brownian dynamics simulation study

We investigate the statistics of polymer capture by a nanopore using Brownian dynamics simulations. It is found that when the velocity flux is greater than a critical velocity flux, the capture picture is a random selection process, otherwise it tends to a statistical process governed by energetic considerations. In addition, the chain ends capture probability decreases as the chain length increases and satisfies a power-law scaling of P0(N)~N-0.8.     

受限高分子链的静态与动态性质

受限条件下高分子链的静态与动态性质是高分子物理学研究的重要组成部分,也是生物物理学关注的焦点问题之一。相对于自由高分子链,受限高分子链往往随受限程度和受限区域的不同而表现出一系列独特的规律性。本文首先回顾了自由空间中高分子链的基本性质,然后重点介绍了在不同受限程度下高分子链的静态性质和动力学行为,对比了不同受限区域下这些性质的差异性,并且系统总结了流场诱导下高分子链过孔的经典理论及其详细推导过程。最后,展望了受限高分子链今后的发展方向。     

高分子薄膜去润湿孔增长动力学

高分子薄膜去润湿是近年国内外表界面研究领域的热点.孔增长动力学作为高分子薄膜去润湿动力学的重要组成部分,对其进行深入研究,不仅可以促进人们对高分子薄膜去润湿过程的理解,而且可为高分子表界面图案化设计提供理论依据.近年来,有关去润湿孔增长动力学的理论、实验和计算机模拟工作很多,并且取得了较大的进展.本文综述了这一领域最为重要的研究工作,分析了理论预言与现有实验结果偏离的原因以及由此而呈现的重要问题,并对这一领域的研究方向进行了展望.     

树枝形高分子特性黏数反常行为的理论研究

首先借助自洽场理论计算了树枝形高分子的径向密度分布函数,然后在二区域模型理论基础上,系统研究了树枝形高分子的“代数”、活性中心官能度、重复单元链节长度、有效相关系数和排除体积参数等对其特性黏数的影响.在理解树枝形高分子特性黏数与其微结构关系的基础上,从流体力学相互作用的角度,揭示了树枝形高分子的特性黏数不能反映其聚合度...     

高分子黏弹性的经典唯象模型

高分子流体的黏弹性质是高分子科学和工程中一个非常重要的研究领域.与简单黏性液体和弹性固体不同,外场作用下缠结高分子流体呈现出复杂的黏弹性行为,例如应力不仅仅与应变幅度或应变速率有关,还与整个形变历史相关.近半个世纪以来,人们建立了很多描述这些复杂黏弹性质的模型和理论,其中一类是基于连续性介质力学原理的唯象模型,例如:Maxwell模型、Voigt-Kelvin模型和在时空上所有参数为常量的连续性模型;另一类是瞬态网络模型,该模型把缠结点考虑成瞬态交联点,高分子链看成珠簧链;还有一类是微观分子理论,其中最著名的是"管子模型".本文首先介绍缠结高分子流体的线性黏弹性响应和Boltzmann叠加原理的基本概念,然后,重点综述描述高分子黏弹性质仍非常有实际应用价值的3个经典唯象模型,包括Maxwell模型、Voigt-Kelvin模型和瞬态网络模型,特别是这些理论的详细推导和存在的主要问题.关于高分子黏弹性的微观理论将在其它综述中单独介绍.     

溶液中柔性树枝状高分子的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了柔性树枝状高分子在无热溶剂中的静态和动态行为. 模拟结果表明: 在分子尺寸和回转半径Rg满足标度律Rg~N1/5(G+1)2/5P2/5(其中N为树枝状分子的聚合度, G为代数, P为链节长度, g为子代代数)时; 随着代数的增加, 树枝状分子和硬球的静态结构因子相似, 表明其内部结构发生了由“类星形”向“近球形”转化. 随着树枝状分子代数和链节长度的增加, 出现了“单元”(Monomer)密度几乎不变的区域. 树枝状分子的回折能力随着链节长度的增加而增强, 随着代数的增加而减弱. 树枝状分子各子代的运动能力不同, 与内层子代相比, 外层子代在短时间内扩散较慢, 但其松弛较快. 相对于Rouse指数, 树枝状分子“单元”运动的标度更接近Zimm指数.     

椭球形粒子扩散动力学的研究进展

椭球形粒子作为一类重要的各向异性粒子,在生物、化工以及材料等领域有着广泛的应用。对椭球形粒子的扩散动力学进行深入地研究,不仅可以增进人们对各向异性粒子扩散动力学中基本科学问题的理解,而且可以为含各向异性粒子材料的设计与加工提供理论依据。因此,椭球形粒子的扩散问题一直是粒子扩散研究的焦点。虽然椭球形粒子扩散动力学的研究已经有一百多年的历史,其相关理论、实验和模拟研究工作很多,并取得了较大的进展,但是,系统的综述性文章相对较少。本文系统地总结了椭球形粒子扩散动力学的相关工作,包括:不同流体力学边界条件下椭球形粒子的扩散动力学和平动与转动扩散的耦合行为等。此外,本文还分析了椭球形粒子扩散动力学领域存在的关键科学问题,并对该领域研究方向进行了展望。     

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.     

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.