流场驱动高分子链迁移穿过微通道的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学模拟方法研究了高分子链在流场驱动作用下迁移穿过微通道过程中的链构象变化和动力学行为.在足够大的流场力驱动作用下,高分子链在沿着流场方向逐渐被拉伸,从而能够穿过管径小于其自身尺寸的微通道.耗散粒子动力学模拟结果表明高分子链的迁移过程主要分为3个步骤:(1)在流场驱动作用下,高分子链漂移并逐渐靠近微通道入口;(2)高分子链逐渐调整自身构象,并使其部分进入微通道;(3)高分子链成功穿过微通道.同时,模拟还发现当高分子链尺寸大于微通道细管道管径时,高分子链穿过微通道所需的平均迁移时间随着流量的增加而逐渐减小.此外,为了研究高分子链刚性对高分子链穿过微通道的影响,模型中还引入了蠕虫状高分子链模型.模拟结果发现,高分子链的链刚性越强,其迁移穿过微通道的时间越长.     

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。     

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.     

梳型嵌段共聚物微观相分离的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学(Dissipative particle dynamics, DPD)模拟方法研究了二维梳型嵌段共聚物的微观相分离, 得到了相形貌与侧链长度及链段间相互作用的依赖关系, 进一步与线型和星型嵌段共聚物微观相分离进行了对比. 模拟结果揭示了本体中影响梳形嵌段共聚物微观相分离的主要因素, 包括嵌段共聚物的组成\, 拓扑结构以及不同粒子间的排斥力.     

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.     

耗散粒子动力学研究片状双层——囊泡转变

片状双层是囊泡自发形成过程中的重要中间态,由片状双层向囊泡的转变机理一直未被认清．本文以磷脂分子DMPC作为模拟对象,采用普适性的粗粒化模型和耗散粒子动力学模拟方法,以体系粒子无序分布和无应力片状双层作为初态,对水溶液中片状双层——囊泡的转变过程进行了深入研究．发现尾-水粒子间憎水作用能最小化是片状双层卷曲形成囊泡的微观本质．囊泡的双分子层为二维流体．此外还得到了囊泡上粒子的位置分布和化学键排列取向等方面的结构信息．     

顶盖驱动流中胶束形态变化的耗散粒子动力学研究

利用耗散粒子动力学模拟方法研究了顶盖驱动方腔流条件下, 线性两嵌段共聚物胶束形态的变化. 结果表明弱的流场对胶束的形态影响不大, 但是在中等强度流场的作用下, 小胶束会融合并形成条状胶束, 而在很强的流场作用下, 胶束会被破坏而形成体积更小的球状胶束.     

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.     

PE/PEO/PE-PEO 对称三元共混体系相行为的耗散粒子动力学模拟研究

建立了对应实验体系聚乙烯/聚氧化乙烯/聚乙烯-聚氧化乙烯嵌段共聚物(PE/PEO/PE-PEO)的对称三元共混模型,并采用耗散粒子动力学(DPD)模拟方法对其相行为进行了理论研究.研究结果表明,随着均聚物体积分数的增加,体系的平衡相态发生由层状相(LAM)到双连续微乳液(BME)再到相分离(PS)的转变,相态演化规律和...     

重质油胶体聚集结构的耗散粒子动力学模拟

重质油是以沥青质为胶核分散于饱和油分中形成的极其复杂的胶体体系.本文采用耗散粒子动力学(DPD)方法研究重质油的胶体结构及其影响因素.根据重质油各组分的分子结构特征,构建了描述重质油组分的粗粒化模型化合物.模拟结果表明,本文构建的粗粒化模型能很好地反映重质油的胶体聚集结构.沥青质分子结构对胶体聚集结构有序性有显著影响,较高稠合程度的芳香环结构将使胶束结构有较高的有序性,烷基侧链则表现出分散作用.重质油中的胶质具有胶溶作用,胶质与沥青质的浓度比存在一个极限,当小于这个极限时,重质油将出现聚沉.     

耗散粒子动力学研究双层膜线张力与抗弯刚度的关系

利用耗散力粒子动力学模拟方法研究了拉伸状态下双层膜的抗弯刚度与膜孔线张力之间的关系.通过对双层膜在不同投影面积约束下的系统模拟,观察到3个区域:自由振动膜、伸展膜和穿孔膜.由前两个区域的应力张量计算得到的膜的面张力(σΣ)与拟合膜波动性质得到的面张力(σfluc)吻合的很好,除去在两区域的转变点附近σfluc略大于σΣ.当考虑在经典Helfrich弹性膜模型中被忽略的膜厚度时,线张力可以和抗弯刚度用一个简单的模型联系起来.通过对穿孔膜区域的数据进行分析,证明由本模型得到的抗弯刚度与拟合膜波动性质得到的抗弯刚度符合的很好.由此提出一种简便的测量方法,通过计算拉伸膜孔的面张力和统计膜厚度,拟合这个简单模型来测量膜的抗弯刚度.     

THE EFFECTS OF PATTERNED SURFACES ON THE PHASE SEPARATION FOR DIBLOCK COPOLYMERS

The phase behaviors of symmetric diblock copolymer thin films confined between two hard,parallel and diversified patterned surfaces are investigated by three-dimensional dissipative particle dynamics(DPD)simulations.The induction of diversified patterned surfaces on phase separation of symmetric diblock copolymer films in snapshots,density profiles and concentration diagrams of the simulated systems are presented.The phase separations can be controlled by the patterned surfaces.In the meantime,the mean-s...     

Monte Carlo方法模拟胶体沉降过程中粒子半径的影响

运用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法模拟了粒子在重力场中扩散控制的沉降过程，获得了不同粒径下的沉降图样，并用分维进行了分析。结果表明，随着粒子半径的增大，沉降图样堆积得越来越紧密，当粒径小于４３０ｎｍ时，分维数随粒径的增大迅速增大；大于４３０ｎｍ时，分维数增长缓慢，最后趋近于２。     

高分子在受限稀溶液中的结构和动力学性质

利用平衡态及非平衡态耗散粒子动力学模拟方法, 分别研究了平衡态和流场作用下受限高分子在稀溶液中的链结构和动力学. 采用没有滑移和密度涨落的边界条件模拟纳米管道环境, 进而研究了高分子回转半径和扩散系数对受限强度及高分子与溶剂间相互作用的依赖关系. 在非平衡态模拟中, 分别考虑了Poiseuille和Couette两种流场. 研究发现, 在这两种流场作用下, 高分子都随着溶剂与高分子排斥作用的降低而向管道中心迁移. 在强流场下, 在Poiseuille流场中高分子密度呈现出双峰分布, 而在Couette流场中则呈现为单峰分布.     

水泥分解炉工况下煤焦的燃尽动力学过程研究

针对水泥分解炉低温燃工况，提出裹灰缩核模型，采用失重实验和理论分析，进行了11种典型煤焦样的烯尽动力学参数研究和煤焦燃尽过程机理讨论。研究结果表明：焦在燃烧过程中，灰层内的扩散系数Dh及反应速度常数kc并不是一个绝对常数；在分解炉的工作温度下，其控制反应过程由受化学反应过程控制向灰层扩散控制过渡。     

测定大气颗粒物中金属含量的样品预处理

通过综合对比实验，从多种样品预处理方法中筛选出测定大气颗粒物中金属含量的样品预处理方法——HNO3-HClO4热消解提取法。该法操作简便、易于掌握，待测金属及其化合物提取率达90%以上（滤筒样品84%以上），而且空白值低，可与化学法及仪器法配套使用。     

Mesoscale Simulation for Polymer Migration in Confined Uniform Shear Flow

The structure and dynamics of confined single polymer chain in a dilute solution, either in equilibrium or at different shear rates in the uniform shear flow fields, were investigated by means of dissipative particle dynamics simulations. The no-slip boundary condition without density fluctuation near the wall was taken into account to mimic the environment of a nanochannel. The dependences of the radius of gyration, especially in three different directions, and the density profile of the chain mass center ...