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.     

水溶液中Pluronic嵌段共聚物聚集行为的介观模拟

通过介观动力学方法(MesoDyn)研究了低浓度下的三嵌段共聚物PEO27PPO61PEO27 (P104)水溶液的聚集行为, 讨论了聚合物浓度、模拟时间对P104水溶液相行为的影响. 在聚合物浓度较低(φ<35%)的情况下, 可以形成三种不同的胶束聚集体：球形胶束(spherical micelle)、胶束簇(micellar cluster)和盘状胶束(disk-like micelle). (1) 球形胶束(5%-10%, φ), 模拟的胶束结构表明疏水的PPO嵌段形成球形内核(micellar core), 而亲水的PEO嵌段形成核壳(micellar corona), 并有水分子存在内核和核壳之中；(2) 胶束簇(11%-15%, φ), 由于球形胶束之间的缔合, 形成直径明显高于球形胶束的聚集体, 其半径比球形胶束大1 nm左右；(3) 盘状胶束(16%-25%, φ), 胶束簇核壳PEO嵌段之间的相互缠绕, 形成了成串的类似盘状的胶束. 模拟中有序参数随浓度的变化证明了这种结构划分的合理性.     

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.     

三嵌段共聚物和两嵌段共聚物在水溶液中共混自组装成多室胶束结构的耗散粒子动力学模拟(英文)

利用耗散粒子动力学模拟研究了在水溶液中混合不同的线形三嵌段共聚物AxByCz和线形两嵌段共聚物AmBn对多室胶束的形貌多样性的影响.通过改变线形的三嵌段共聚物和两嵌段共聚物的链长来寻找多室胶束的形成条件.由线形三嵌段共聚物和线形两嵌段共聚物的不同混合形成的多室胶束结构是多种多样的,例如"蠕虫状"胶束、"汉堡包"胶束、"球上球"胶束、"核-壳-壳"胶束等等.多室胶束的整体形貌和内部结构的控制都可以从线形三嵌段共聚物和两嵌段共聚物的二元共混得到.为了表征获得的多室胶束结构,我们计算了密度图和成对分布函数图.在此工作中,可以获得和观察到复杂的多室胶束.结果表明,简单地混合线形的三嵌段共聚物和线形的两嵌段共聚物是一个控制多室胶束形貌和结构的有效方法,在工程实验中可以更简单更经济地形成多室胶束结构.因此,在设计新的多室胶束方面,聚合物共混仍然是未来值得更加关注的一个话题.     

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。     

嵌段共聚物纳米结构设计的计算机模拟研究

嵌段共聚物在本体或在选择性溶剂中可以通过微相分离或自组装形成各种各样的纳米结构,如层状相、球状、棒状及碟状胶束、双层膜、囊泡、纳米管等.这些纳米结构在药物输送、微电子学、先进材料等领域具有令人瞩目的应用前景.因此,研究嵌段共聚物形成纳米有序结构的过程以及理解复杂纳米结构的形成机理具有非常重要的意义.由于嵌段共聚物纳米聚...     

多分散性对嵌段共聚物微观相行为影响的耗散粒子动力学模拟研究进展

嵌段共聚物通过微观相分离形成的各种有序结构在纳米印刷、药物输送、太阳能电池模板制备等领域有着广泛的应用.如何实现这些有序结构的有效调控是大家普遍关心的问题.近期的实验及理论研究表明嵌段长度的多分散性对嵌段共聚物的微观相行为有着不可忽视的影响.本文综述了近年来在AB型两嵌段及ABA型三嵌段共聚物的实验及理论研究中的一些主要进展,重点介绍了基于耗散粒子动力学的模拟研究进展.并对多分散性可能带来潜在重要影响的嵌段共聚物相关体系的未来发展方向进行了展望.     

双亲嵌段共聚物自组装特性的计算机模拟

双亲嵌段共聚物在不同体系下会自组装成各种形貌的超分子聚集体,是目前人们研究的热点,并在工业领域得到了广泛应用。计算机模拟是研究其自组装特性机理及聚集体结构、动态性质的有效工具。本文对近年来嵌段共聚物自组装特性的热力学模型和动力学模拟的研究进展进行了综述,分析了其中存在的问题并进行了展望。     

嵌段共聚物组成对薄膜形貌影响的多体耗散粒子动力学研究

利用多体耗散粒子动力学(Multibody Dissipative Particle Dynamics, Multibody DPD)方法研究了在溶剂蒸发条件下, 嵌段共聚物在表面自组装形成薄膜的过程, 分别考虑了两嵌段共聚物和三嵌段共聚物及不同组成对薄膜形貌的影响. 模拟得到了无序状薄膜和层状薄膜, 并计算了这些薄膜的序参量和薄膜厚度随时间的演化. 结果表明, 嵌段共聚物的组成对薄膜厚度几乎没有影响, 当某种组分的链段很短时, 只能形成序参量较小的无序薄膜, 相反, 则可以得到序参量较大的层状薄膜.     

动态密度泛函理论在嵌段共聚物介观结构模拟中的应用

采用动态密度泛函理论(DDFT)方法对两嵌段和三嵌段共聚物熔体微相分离后的三维介观结构进行了模拟研究,考察了共聚物链长．N—12下组分A、B不同配比的11种两嵌段共聚物和10种三嵌段共聚物,通过等密度面图很好地表述了微相分离后的三维介观结构。通过比较序参数户、自由能F和熵S随时间的变化,发现当组分A与组分B的链节数之比．NA／NB和模拟参数均相同时,两嵌段共聚物熔体比三嵌段共聚物熔体容易发生微相分离,而三嵌段共聚物越不对称,微相分离越容易。     

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.     

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.     

均聚物链吸附在胶束表面上的非平衡态耗散粒子动力学

利用平衡态耗散粒子动力学（Dissipative Particle Dynamics, DPD）方法,研究了嵌段共聚物自组装形成胶束以及均聚物链在其表面的吸附。进一步采用非平衡态耗散粒子动力学（Non-Equilibrium Dissipative Particle Dynamics, NEDPD）方法,通过加入剪切,研究了均聚物的脱落和胶束的分裂过程。模拟结果揭示了脱落时间随剪切速率的变化规律。     

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.     

Dissipative Particle Dynamics Simulation of Microscopic Properties in Diblock Copolymer Films

Mean-square bond length, root-mean-square end-to-end distance and gyration radius in di-block copolymer films have been studied by dissipative particle dynamics simulations. Re-sults show evident linear trends of any property separately with the thickness of film, the interaction between particles of different types, the repulsion between particle and boundary, except for the dependence of the variations of mean-square bond length on the thickness of film, which exhibits as a wave trend. What's more, the varying trends of mean-square bond length and root-mean-square end-to-end distance can correspond to each other. The density distribution of either component in diblock copolymer film can be controlled and adjusted effectively through its interaction with boundary.