生物表面活性剂鼠李糖脂及其复配体系界面行为和性质的介观模拟

采用介观模拟耗散颗粒动力学（DPD）方法研究不同结构的鼠李糖脂在油/水界面行为差异和结构对活性的影响,并探讨了其与不同类型表面活性剂如十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO3）复配时体系的界面性质,给出不同结构的鼠李糖脂的行为特点及与常用合成表面活性剂在油/水界面的相互作用规律...     

水溶液中嵌段共聚物的耗散颗粒动力学模拟

用耗散颗粒动力学(dissipative particle dyanmics)模拟方法研究了Pluronic L64(PL64)和Pluronic 25R4(25R4)三嵌段共聚物水溶液中的介观相分离,模拟了聚合物聚集的动力学变化过程. 结果发现,在水溶液中,不同浓度的聚合物溶液表现出不同的介观结构,如分散相、球形胶束、双连续相(bicontinuous)等；而Pluronic L64在低浓度时更容易形成双连续相. 耗散颗粒动力学模拟可以作为实验的一个辅助,提供介观层次上的信息,对实验起到指导作用.     

用耗散粒子动力学方法研究高分子链取向对形变液滴回缩法测定界面张力值的影响

在利用形变液滴回缩法(DDRM)测量了分子共混体系界面张力的过程中, 要求椭球液滴内高分子链应力松弛速度远快于椭球的回缩速度. 我们建立高分子链取向模型, 用耗散粒子动力学研究高分子链的取向及应力松弛对界面张力测量值的影响. 结果表明, 当高分子链沿着流场方向取向时, 应力是否完全松弛对界面张力测量值的影响较大, 当高分子链取向方向垂直于流场方向时, 应力是否松弛对测量值影响较小.     

烷基苯磺酸盐在油水界面行为的介观模拟

采用耗散颗粒动力学(DPD)方法在介观层次上模拟了表面活性剂烷基苯磺酸盐在油/水界面的排布行为, 考察了分子结构、浓度、盐度、油相等因素对表面活性剂界面密度和界面效率的影响, 并探讨了利用表面活性剂复配协同效应提高界面活性的理论机制. 分子模拟给出的分子水平的微观信息为强化采油技术中配方筛选和表面活性剂的有效应用提供指导.     

DTAB降低饱和烷烃与水的界面张力的研究

判断一种表面活性剂降低油-水界面张力性能的优劣,就需要对界面张力进行准确有效的测量。文章就不同浓度的十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)水溶液分别与正庚烷(n-Heptane)和正十六烷(n-Hexadecane)之间的界面张力进行定量的测量,分别得到了在30℃下水-正庚烷和水-正十六烷体系的界面张力随DTAB浓度变化的曲线。结果表明,在DTAB浓度达到其所在体系中的CMC值时,水-正庚烷体系界面张力小于水-十六烷体系界面张力。DTAB具有较强的抗矿盐能力,界面张力随温度升高有所下降。     

油/水界面表面活性剂的复配协同机制

采用耗散颗粒动力学(DPD)方法模拟了椰油酸二乙醇酰胺(6501)分别与十二烷基-α-烯烃磺酸钠(DAOS)、椰油酰胺丙基二甲基甜菜碱(CAB)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)复配体系中表面活性剂在油/水界面的排布行为, 探讨了盐度及分子结构对单一和复配表面活性剂界面活性的影响, 从界面效率、界面密度和分子排布等角度讨论了油水界面表面活性剂混合体系的复配协同增效机制.     

表面活性剂界面自组装的分子动力学模拟

主要介绍了表面活性剂在液／液、气／液和固／液界面的自组装,详细讨论了分子动力学模拟在表面活性剂界面自组装体系的应用,指出了近年来该领域的发展现状及应用前景。     

油/水/表面活性剂所组成分散体系的数学模型

对分散体系的研究,大多采用经验或半经验的方式。例如,表面活性剂的亲水、亲油性平衡值(Hydiophihc-Lipophilic Balance,HLB值),其不确定性使得人们很难利用HLB值来决定某一具体的表面活性剂的实用性;尽管Delichatsios等在研究动力学条件对分散结果的影响时提供了很有价值的关系式,但这类关系式却无法反映动力学条件和表面活性剂在分散体系形成中的关系及重要性,类似的问题在分散体系的研究中相当普遍,且很难满足人们的实际需要,本文尝试在前人研究的基础上,利用分散体系研究中比较成熟的基本概念,用数学方法建立由各量化数学参数所组成的数学模型。     

基于两分子和三分子相互作用的流体界面张力研究

提出了一个改进的密度泛函理论模型.该模型同时考虑了流体中两分子和三分子相互作用对体系Helm hlotz自由能的贡献,对Ar,N2,CH4,CO2等四种流体的气液界面张力进行了预测,结果与实验值均吻合良好.通过与仅考虑两分子作用的理论计算值和分子模拟值进行比较,表明流体中的三分子相互作用对描述非均相流体的结构与性质有重要影响.     

AOT/Triton X-100混合反胶束体系的导电性能

采用聚乙二醇辛基苯基醚(TritonX-100)和二(2-乙基己基)琥珀酸磺酸钠(AOT)双表面活性剂,与正己烷、正己醇和水构成混合反胶束体系;研究了表面活性剂质量比、助表面活性剂含量、水油体积比和温度等因素对反胶束体系导电性能的影响,同时采用循环伏安法研究了K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6在该体系中的电化学行为.结果表明:由两种表面活性剂构成的反胶束体系电导率σ明显大于单一表面活性剂反胶束体系电导率;体系电导率随AOT与TritonX-100的质量比w(w=mAOT∶mTritonX-100)的变化而变化,w为0-0.4时,电导率随w增大而线性增大,之后增加趋势变缓;w=0.96时,σ达到稳定值576μS·cm-1.混合体系电导率随溶水量的增大及温度的上升而提高;而增加助表面活性剂可显著降低体系的电导率.在所研究体系中,Fe(CN)36-/Fe(CN)46-电化学反应对的氧化还原峰电位几乎不随扫描速率变化,峰电位差约为75mV,峰电流的比值约为1,氧化峰电流与扫描速率的平方根成正比,说明K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6在混合反胶束体系中显示出良好的氧化还原可逆性,反应由扩散步骤控制.     

长棒状T形三组分双亲分子相行为的耗散粒子动力学模拟

采用耗散粒子动力学方法建立了以侧链长度和温度为变量的相图,计算了相关结构参数及每个液晶相对应侧链的有效体积分数,重现了实验上观察到的五边形、六边形柱状相及刚棒在层内位置的有序堆垛层状结构.研究发现,长棒状T形三组分双亲分子相图中的相序列和相结构符合相关报道,并且侧链有效体积分数f L与实验值一致.表明粗粒化模型反映了真实T形分子的主要特性,如分子的拓扑结构、排除体积效应及分相趋势、刚棒液晶基元的长径比和侧链的空间效应.证实了侧链尺寸对主/侧链非线性连接体系的自组装结构及各组成单元的位置分布的重要作用.     

淀粉乳液形成过程主要影响因素的耗散粒子动力学模拟与实验

以环己烷为油相、淀粉乳液为水相、Span60和Tween60为乳化剂, 用耗散粒子动力学(DPD)方法研究了淀粉乳液形成过程及油水比、乳化剂用量等因素对淀粉乳液形成的影响. 结果表明, 模拟6000步时, 体系达到平衡状态; 乳滴的粒径随乳化剂含量的增加先减小而后增加, 随淀粉含量的增加而增加, 随环己烷含量的减小而增加; 形成稳定淀粉乳液体系的参数范围: 7＜油水比≤20, 9%＜乳化剂用量≤18%. 实验结果表明, 乳化剂含量为11%～15%时, 微球的粒径随乳化剂含量的增大而减小; 乳化剂含量大于15%时, 微球的粒径反而增大. 实验与模拟的结果吻合.     

Dissipative Particle Dynamics Simulations to Investigate Aggregation of Peptide Amphiphile Nanofibers

Dissipative Particle Dynamics (DPD) method was carried out to investigate the self‐assembly phase behavior of peptide amphiphile (PA) molecules. The simulations showed that these molecules were self‐assembled into three‐dimensional fiber‐like cylindrical aggregates by the assistance of water solvent. The results of DPD simulation are sensitive to various factors including the size of solvent bead, temperature, and the bead ratio of PA to solvent. We found that using 5 to 9 water cluster and solvent bead gives a result of the aggregation of PA molecules into cylindrical fibers. The criteria of forming nanofibers are bead ratios of PA to water larger than 1:6 and temperature above 340 K. The estimated diameter of the cylindrical aggregate agrees well with the experimentally measured value.     

遥爪型聚合物交联反应的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学(Dissipative particle dynamics, DPD)方法研究了稀溶液中遥爪型聚合物的交联反应过程. 考察了体系中交联度、 链长及浓度等因素对反应达到稳态时所形成的网络结构的影响, 并通过计算聚合物交联结合能(U), 统计达到稳态时特征交联结构的数量来判定各因素对体系的作用. 结果表明, 交联度决定体系的微观结构, 而聚合物链长决定交联结构的连通性. 另外, 特征环形结构数与遥爪型聚合物的浓度及链长均存在线性依赖关系.     

Dissipative Particle Dynamics Simulation of Onion Phase in Star-block Copolymer

A dissipative particle dynamics simulation technique was used to investigate the effect of molecular architecture of star-block copolymer on the patterned structure in a nanodroplet. With increasing the ratio of solvophilic to block length to solvophobic block length(R_H/T), solvophobic sphere, ordered hexagonal phase, onion phase, perforated onion phase and flocculent phase are formed, respectively. Since onion phase has potential application in controlled drug release, it has received wide attention experimentally and theoretically. Our simulation indicates onion phase forms at a certain R_H/T(close to but less than 1). A star-block copolymer molecule has two conformations in onion phase: either fully located in a shell or shared by two neighboring shells. Central structure affects onion's final shape. The molecular number of the copolymer in each shell is a quadratic function of the shell's radius. The arm number of star-block copolymer has little influence on onion's structure, but slightly affects the solvent content. Additionally, we studied the influence of arm length on onion's structure.     

双嵌段共聚物薄膜介观结构的耗散粒子动力学模拟

采用耗散粒子动力学(Dissipative Particle Dynamics, DPD)方法模拟两平行平板间的双嵌段共聚物体系的介观结构. 模拟结果表明, 随板间距的增大, 体系分层数量的增加是不连续的, 在分层数量的增加过程中, 出现不规则结构的过渡区；聚合物链末端距随板间距的增大呈周期性振荡, 振荡幅度逐渐减小. 对模拟结果的分析表明：层状结构转变点与分层数量之间存在近似线性关系；层状结构转变点近似与共聚物链长的2/3次方成正比.     

耗散粒子动力学及其应用的新进展

耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD),是1992年提出的一种针对于复杂流体的介观模拟方法,凭着相对于其它模拟方法的高计算效率以及能够模拟流体水力学行为的优势,目前已经成为研究复杂流体动力学行为的主要模拟方法之一,同时也是联系微观结构与宏观实验的重要桥梁,在辅助研究复杂流体性质方面起到了重要的作用,本文对这一模拟方法在近几年的发展及其应用做了全面的总结。首先介绍了近年来方法本身的改进和完善,接着详细总结了目前的应用研究热点。作为一种计算机实验工具,这种方法近年来在对复杂流体的研究上进展迅速,既能用于预测平衡过程的结构和性质,又能用于研究非平衡过程的动力学因素。     

耗散粒子动力学模拟Nafion膜和PVA/Nafion共混膜的介观结构

采用耗散粒子动力学模拟方法研究了水化Nafion膜和水化聚乙烯醇(PVA)/Nafion共混膜的微结构.模拟结果表明水化Nafion膜和水化PVA/Nafion共混膜均能形成相分离的微结构.在水化Nafion膜中,水与磺酸根混合形成管状的水团簇.随着膜内水含量增多,管状水团簇的尺寸逐渐变大并在膜内形成连续的水通道.在水化PVA/Nafion共混膜中,PVA、水、磺酸根混合形成亲水性区域.共混膜中PVA的质量分数和水含量共同影响膜的微结构.当膜中PVA质量分数较低时,PVA主要分布在Nafion的磺酸根基团周围;PVA质量分数升高后,PVA会在膜内单独成一相.当膜中的水含量相对较低时,水分子会溶解于PVA中,此时膜内不存在单独的水团簇;膜中的水含量增多后,膜内会形成接近于球形的水团簇.本文工作可为直接甲醇燃料电池用的PVA改性Nafion膜的开发提供参考.