溶剂尺寸对ABA两亲性三嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装行为影响的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了溶剂尺寸对ABA两亲性三嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装行为的影响。模拟结果表明,溶剂尺寸是决定共聚物聚集形态的重要因素之一。随着溶剂尺寸的增大,嵌段共聚物自组装所形成的胶束可以发生从球状到棒状再到囊泡状的转变。通过对各组分的相互作用对数随溶剂尺寸变化曲线的分析发现,增大溶剂尺寸会使溶剂的溶解性变差,由此引发体系中的一系列形态转变。此外,通过对体系自组装形貌结构相图的分析发现,增大溶剂尺寸或增加疏水作用同减小亲水作用对于自组装形态的改变具有同等效果。     

ABA两亲性嵌段共聚物在双选择性溶剂中自组装行为的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了ABA两亲性三嵌段共聚物在两种选择性溶剂中的自组装行为.模拟结果表明,在保证溶剂总浓度一定的情况下,改变两种选择性溶剂的体积比对于ABA两亲性嵌段共聚物自组装所形成的胶束形貌结构有很大影响.随着双选择性溶剂体积比的改变,体系中胶束形貌结构将会发生由囊泡到层状,再到环状、棒状直至球...     

在平行板受限条件下AB两嵌段共聚物/纳米粒子复合物自组装行为的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了在平行板受限条件下A_(15)B_5非对称两嵌段共聚物与纳米粒子复合物的自组装行为,其中平行板对多组分嵌段A具有吸引相互作用.模拟结果表明,纳米粒子在两嵌段共聚物/纳米粒子复合物中的体积分数、嵌段共聚物不同嵌段与纳米粒子间的相互作用均对体系在平行板受限条件下的形貌结构及纳米粒子在体系中的分布有重要影响.当平行板间距一定时,未添加纳米粒子的A_(15)B_5非对称两嵌段共聚物中的A嵌段被吸附在平行板上形成层状相,而B嵌段则在平行板中形成六角堆积穿孔层状结构.加入与A嵌段不相容而与B嵌段相容的纳米粒子后,增加了纳米粒子与B嵌段的相容性,有利于保持B嵌段所形成的穿孔结构及孔洞尺寸,同时纳米粒子能够均匀地分散在B相区中.当引入的纳米粒子与A和B两嵌段均不相容时,降低纳米粒子与嵌段共聚物的不相容性同样有利于维持体系的穿孔结构.当纳米粒子与AB两嵌段共聚物间的排斥作用微弱时,即使含量较高,纳米粒子也不聚集,并且均匀分布在A相区与B相区的交界处.     

嵌段共聚物调控纳米粒子自组装的研究进展

嵌段共聚物和纳米粒子复合纳米材料具有优异的性能,在生物医药、光电材料、催化材料等领域具有很大的应用价值,已成为备受关注的研究热点.利用嵌段共聚物自组装能够形成特定形态的纳米结构聚集体,将纳米粒子选择性的分布和定位于嵌段共聚物聚集体中,可以改善纳米粒子的性能及其应用.本文综述了近年来实验上利用自组装制备嵌段共聚物-纳米粒子复合纳米材料的方法,并总结分析了影响纳米粒子在嵌段共聚物聚集体中的分布和定位的各种因素,包括纳米粒子的大小、形状及其表面化学.最后总结了嵌段共聚物-纳米粒子的自组装在理论模拟方面的研究.     

环形两嵌段共聚物在软受限条件下自组装行为的Monte Carlo模拟

本文采用Monte Carlo模拟方法考察了环形两嵌段共聚物在软受限条件下的自组装行为。模拟结果表明通过调节嵌段比例,AB环形两嵌段共聚物能够在软受限条件下形成A、B呈交替排列层状相的蛹状粒子,A嵌段呈条带状环绕B相区的椭球粒子以及A嵌段呈块状六角堆积排布的补丁状粒子等多种有序结构。通过考察嵌段间的不相容性和嵌段的疏水性对体系聚集体形貌结构和自组装过程的影响,模拟结果给出了补丁状粒子这一具有特殊有序结构粒子的形成条件,即嵌段的疏水性较弱或不同种嵌段间的不相容性较强的体系中,少组分嵌段A易于在多组分嵌段B形成的连续相中形成具有块状微相结构的补丁状粒子。上述模拟结果能够为人们对环形两嵌段共聚物在纳米材料领域的潜在应用提供理论依据和新思路,使人们对环形两嵌段共聚物在三维软受限中的自组装行为有更进一步的了解。     

多分散性对两亲性两嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装行为影响的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了多分散性AB两亲性两嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装行为.模拟结果表明,嵌段共聚物的多分散性对体系在选择性溶剂中自组装所形成的胶束形貌结构有很大影响.当AB两嵌段共聚物的多分散系数由1.0增加至1.4时,体系中自组装所形成的胶束将会发生由囊泡到片层直至球状的一系列形态转变.通过统...     

嵌段共聚物在本体中自组装形态的研究进展

综述了两嵌段和三嵌段共聚物在本体中自组装形态的研究进展,主要包括由两嵌段共聚物形成的螺旋状形态;由三嵌段共聚物形成的CsCl晶格型排列的球状形态、立方体心堆积的同心球状形态、层-球形态、柱-球形态、柱-环形态、同轴柱状形态、六角排列的柱状形态、层-柱形态、层-柱-Ⅱ形态、有序三连续双金刚石状形态、核-壳双螺旋状形态、层状形态,以及更加复杂的蘑菇状形态、球嵌球形态、编织图案形态等.并对其发展前景进行了展望.     

嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装过程的计算机模拟

嵌段共聚物由于各嵌段性质不同,在选择性溶剂中能够自发地组装形成众多形态结构各异的纳米结构,如纳米级的球状、棒状、环状、片层状、囊泡及复合胶束等。这些胶束结构在药物传输、催化、电子信息等众多领域都有潜在的应用价值。通过计算机模拟可以在线监控嵌段共聚物的组装过程、揭示其组装机理,明确各种因素对组装结构的影响规律,为实验研究提供思路和理论支持,因此越来越受到人们的广泛关注。本文主要综述了通过计算机模拟对嵌段共聚物在选择性溶剂中自组装研究的一些最新进展,详细讨论了影响嵌段共聚物自组装过程和胶束形貌的各种因素,并对这个领域未来的发展进行了展望。     

PEO—PPO—PEO三嵌段共聚物自组装行为的耗散粒子动力学模拟

采用耗散粒子动力学方法（DPD）,模拟了聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯（PEO—PPO—PEO）三嵌段共聚物在乙醇溶液中的自组装行为,考察了该共聚物的体积分数和聚氧乙烯（PEO）嵌段链长对介观形貌的影响。当F88（PEO104-PPO39-PEO104）体积分数为20％时,胶柬由初始的均衡分散态逐渐聚合,最终形成PPO为核、PEO为壳的平衡态柱状团聚体。改变共聚物的体积分数和PEO链的长度,会形成不同的介观结构,如：球状、柱状、立体网络、层状和穿孔状结构等。结果表明,DPD方法是研究三嵌段共聚物自组装行为和介观结构形成机理的有效工具,对合成具有特定结构性能的材料有一定的指导意义。     

三嵌段共聚物PAN-b-PEG-b-PAN的合成及其自组装行为的研究

利用原子转移自由基聚合(ATRP)制得了分子量可控、分子量分布窄的聚丙烯腈-b-聚乙二醇-b-聚丙烯腈P(AN-b-PEG-b-PAN)嵌段共聚物. 通过¹H NMR, FTIR, 凝胶渗透色谱(GPC)对所得产物的结构和分子量进行了表征并通过TG和DTA考察了该嵌段共聚物的热稳定性; 运用透射电子显微镜(TEM)、荧光探针技术和动态光散射(DLS)研究了P(AN)₂₇-b-P(EG)₄₅-b-P(AN)₂₇在溶剂水中胶束的形成、结构、形貌和胶束粒径. 结果表明, 三嵌段共聚物P(AN)₂₇-b-P(EG)₄₅-b-P(AN)₂₇的热稳定性较纯聚乙二醇P(EG)好, 且柔性链PEG的引入对嵌段共聚物的放热峰位置没有显著的影响. 当改变此嵌段共聚物溶液浓度时, 该嵌段共聚物会自组装成不同形状的胶束, DLS测量的胶束粒径大于TEM观察的结果, 其临界胶束浓度(cmc)约为4.46×10^－4 g•L^－1.     

两亲性/双疏性嵌段共聚物共混体系的自组装行为研究

采用耗散粒子动力学方法,研究了两亲性嵌段共聚物和双疏性嵌段共聚物共混体系的自组装行为,探讨了双疏性嵌段共聚物的浓度以及双疏性嵌段共聚物的嵌段体积分数对聚集体结构的影响.结果表明,随着双疏性嵌段共聚物浓度的增加,聚集体发生自囊泡到棒状胶束再到同心圆多舱胶束的转变,且当浓度较高时,同心圆多舱胶束的同心圆层数量与浓度密切相关.当双疏性嵌段共聚物中的嵌段体积分数降低时,球形胶束由同心圆结构转变为非同心圆结构.此外,利用Minkowski泛函方法表征了多舱胶束的形成过程,发现这是一个先形成大尺度球形结构、再形成小尺度内核结构的分级组装过程.     

剪切流场对ABA三嵌段共聚物囊泡形貌的影响

通过同轴圆筒剪切仪和磁子搅拌方式提供的剪切流场,研究了均匀和非均匀流场对ABA两亲性三嵌段共聚物囊泡的影响.研究发现,非均匀流场下囊泡尺寸及其分散度随剪切速率的增加呈现先增大后减小的规律.与搅拌形成的非均匀流场相比,在同轴剪切仪提供的均匀流场下形成的囊泡尺寸更加均匀.结果表明,剪切流场是影响囊泡形貌的重要因素,流场的不均匀性是导致组装体形貌结构多分散性的重要原因之一.     

PS-PMMA嵌段共聚物/PMMA在选择性溶剂中的自组装行为

用动态光散射和透射电镜研究了嵌段共聚物聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-b-PMMA)和其对应的均聚物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在选择性溶剂四氢呋喃/环己烷(THF/CYH)中的自组装行为.选择性溶剂对PS嵌段是良溶剂,对PMMA嵌段和均聚物PMMA是非良溶剂,实验结果表明,在适当的分子量及组成条件下,PS-PMMA/PMMA在选择性溶剂中形成了单分散的纳米胶束,均聚物PMMA与PMMA嵌段一同形成了胶束的核,通过控制均聚物PMMA的量可以在较大的范围内调整胶束的尺寸.     

两亲性含糖三嵌段共聚物的合成与自组装研究

以二(2-溴异丁酸)4,4′-联苯酯(BiBBP)为引发剂,采用顺序加料的方法,用原子转移自由基聚合法(ATRP)合成了一系列窄分子量分布的甲基丙烯酸甲酯(MMA)和6-O-甲基丙烯酰基-1,2;3,4-双-O-亚异丙基-α-D-吡喃半乳糖苷(MAIPGal)的三嵌段共聚物.用GPC和1H-NMR表征了聚合物的相对分子量和链段组成.结果表明,通过改变投料顺序可以合成ABA和BAB型2种三嵌段共聚物,改变投料比和控制单体的转化率可以调控聚合物的链段组成.聚合物脱保护后得到两亲性含糖共聚物.用TEM考察了聚合物在水溶液中的自组装行为,表明具有不同链段组成的共聚物可以形成不同形态的聚集体,含糖段组成高的聚合物易于形成大尺寸的胶团,含糖段组成低的聚合物易于形成结构清晰的囊泡、胶束,其中,含糖段在两边的BAB型共聚物易于形成囊泡,含糖段在中央的ABA型共聚物易于形成胶束.     

嵌段共聚物自组装的研究进展

自组装是分子间通过非共价键相互作用自发组合形成的一类结构明确、稳定,同时具有某种特定功能或性能的分子聚集体或超分子结构的现象.嵌段共聚物不仅可以在本体中自组装,还能在溶液中自组装.本文综述了嵌段共聚物在溶液中自组装的规律及其主要影响因素,包括嵌段共聚物链段长度、选择性溶剂的性质、嵌段共聚物的浓度、溶液的pH值等;并介绍...     

嵌段共聚物自组装的研究进展

嵌段共聚物自组装在光学、电子、信息、化学及生物领域有着广泛的应用前景.本文从实验观测、理论研究和计算机模拟三个方面概述了嵌段共聚物自组装领域的研究进展.在实验观测方面,着重介绍了嵌段共聚物在体相及膜中的自组装及外场调控作用方面的研究进展;理论方面则分别介绍了强分相理论、弱分相理论、自洽场理论、动态密度泛函方法和元胞动力学等在嵌段共聚物自组装领域的应用;计算机模拟方面就 Monte Carlo 模拟、耗散粒子动力学等方法在该领域的应用作了详细的阐述.     

ABA三嵌段离子型共聚物的合成及溶液自组装

以对二溴苄作引发剂,引发苯乙烯和甲基丙烯酸对硝基苯酚酯(NPMA)相继进行原子转移自由基聚合(ATRP),合成了3个三嵌段聚合物PNPMA-b-PS-b-PNPMA,其中聚苯乙烯段含有146个单元,PNPMA段的结构单元数分别为8、20和36.对这3个三嵌段共聚物分别进行水解反应及与2-氨基吡啶的取代反应,得到了具有相反电荷的PMAA-b-PS-b-PMAA和PNPMAAm-b-PS-b-PNPMAAm两种6个三嵌段共聚物.用核磁、红外和GPC表征了聚合物的结构、分子量及分子量分布等.将这两种三嵌段共聚物以等摩尔混合,在水中可自组装成碗形聚集体结构,讨论了可能的形成机理.     

环形对称两嵌段共聚物在薄膜中自组装行为的计算机模拟

采用Monte Carlo模拟方法考察了AB环形对称两嵌段共聚物受限在薄膜中的自组装行为。模拟结果表明,AB环形对称两嵌段共聚物在薄膜中自组装形成的层状结构的取向依赖于薄膜表面的选择性或膜厚。当薄膜表面无选择性或具有强选择性时,体系中层状结构的取向分别为垂直和平行于薄膜表面;当薄膜表面选择性较弱时,随着膜厚的增加层状结构的取向会发生由垂直向平行于薄膜表面的转变。这些模拟结果与文献报道中线形体系十分一致。然而值得注意的是,当薄膜表面的选择性适中时,环形体系中形成了一种在线形体系中未被观察到的具有波浪形层状结构的新颖有序结构。通过对该结构相互作用焓密度与链构象的分析发现,该结构是一种稳定态结构。此外,通过对比相同参数下环形体系与线形体系的层状结构发现,环形体系层状结构的特征尺寸明显小于线形体系。上述模拟结果表明相对于与其分子量相同的线形嵌段共聚物,环形嵌段共聚物由于其特殊的几何结构能够形成新颖的或具有更小特征尺寸的微相分离结构,而控制特征尺寸,尤其是获得尽可能小的特征尺寸,对于制备具有更小纳米结构和更高集成度的微电子器件具有重要意义。     

双刚性共轭嵌段共聚物体系的自组装

棒杆-棒杆(rod-rod)共轭嵌段共聚物体系是近几年发展起来的一类新型共轭聚合物材料,由于其特有的电学活性以及通过自组装实现纳米尺度结构可控等特性正逐渐成为人们研究的热点.构筑单元的刚性棒状结构使得rod-rod共轭嵌段共聚物体系倾向于自组装形成囊泡或层状结构等低曲率聚集体.本文总结了近年来关于rod-rod共轭嵌段共聚物体系自组装行为的研究,分别介绍了溶液中以及薄膜状态下双刚性共轭嵌段共聚物体系的自组装行为,在此基础上进一步讨论了rod-rod共轭嵌段共聚物薄膜结构与性能的关系.     

棒-棒二嵌段共聚物自组装行为的自洽场研究

利用格子自洽场模型, 模拟了棒-棒二嵌段共聚物熔体系统的自组装行为, 并与线-棒二嵌段共聚物系统性质进行了对比. 结果表明, 棒-棒二嵌段共聚物系统的有序无序转变临界点低于线-棒二嵌段共聚物系统的相变临界点. 通过模拟计算, 发现薄层交叠柱状相、柱状相、层状相和Z形层状相4种稳定的有序形貌. 薄层交叠柱状相和柱状相仅在有序无序转变曲线的边缘位置出现, 层状相也仅存在于有序无序转变临界点上面的一小块区域内, 而稳定的Z形层状结构则占据了相图中较强相互作用的大部分区域.