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。     

嵌段序列对聚合物囊泡形成过程影响的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了具有相同链长和组分比的不同嵌段序列的AB两嵌段共聚物与ABA三嵌段共聚物在选择性溶剂中形成囊泡的动力学过程. 模拟结果表明, AB两嵌段共聚物囊泡的形成与ABA三嵌段共聚物囊泡的形成的动力学过程不同. 在慢速退火条件下, ABA三嵌段共聚物囊泡是通过亲水链段向胶束的表面和中心扩散而形成的, 而AB两嵌段共聚物囊泡则由片层弯曲闭合而形成. 相对而言, 退火速度对AB两嵌段共聚物囊泡形成的动力学过程没有显著影响, 其改变仅影响亲水链段与疏水链段发生相分离的难易程度. 当退火速度较快时, 亲水链段和疏水链段发生相分离的速度较快且相分离发生在囊泡形成之前; 而当退火速度较慢时亲水链段和疏水链段之间的相分离在囊泡形成之后仍在进行.     

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。     

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...     

淬火和退火对称三嵌段共聚物薄膜形貌和结构的Monte Carlo模拟

嵌段共聚物薄膜淬火形貌与初始化时嵌段共聚物熔体的状态相关,淬火得到的有序形貌有时存在缺陷,而退火则可以消除这些缺陷形成更规整的层状结构,且退火得到的嵌段共聚物分子的均方回转半径等都小于淬火得到的.与淬火比较,退火使高分子链充分松弛,增加了薄膜中有利于提高材料物理力学性能的桥键含量.不同于受限自由表面间的对称二嵌段共聚物首先在表面区域形成有序结构,三嵌段共聚物则在薄膜内部先形成有序的层状结构.     

环形嵌段共聚物的胶束化行为模拟

利用Monte Carlo模拟, 对比了相同组成下环形二嵌段共聚物AB和线形三嵌段共聚物ABA在选择性溶剂中的胶束化行为. 结果发现, 相同链组成的环形和线形嵌段共聚物的临界胶束浓度(cmc)的差别与A嵌段的比例(f_A)及B嵌段间的吸引强度(ε)密切相关. 在f_A较小、 ε较大的情况下, 相应环形嵌段共聚物的cmc值更小; 而在f_A较大、 ε较小的情况下, 线形嵌段共聚物的cmc值更小. 为了进一步理解胶束化行为同f_A及ε的关系, 计算了胶束化过程中熵和势能部分对自由能的贡献. 结果表明, 在所研究的f_A和ε范围内, 环形嵌段共聚物形成胶束时的熵损失更小, 因而从熵贡献角度来看, 环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而从势能贡献角度来看, 当f_A较小、 ε较大时, 环形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低, 对自由能的贡献更大, 因而此时环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而当f_A较大、 ε较小时, 线形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低, 对自由能的贡献更大, 因而此时线形嵌段共聚物更易发生胶束化. 由此可见, 对体系的胶束化自由能进行系统分析, 有助于更好地理解环形和线形嵌段共聚物的胶束化行为.     

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...     

嵌段高分子尾形链构象性质的Monte Carlo研究

基于简立方格点模型对AB两嵌段高分子尾形链的构象性质及其链节的空间分布进行了MonteCarlo模拟.结果表明,链的尺寸、形状和链节的空间分布等统计性质和B链节与平面壁之间的相互吸引能有关.随着B链节与壁之间的吸引能的增加,链的尺寸和形状均呈现出先下降后升高的变化趋势,而且B链节的比例越大,这种变化越明显.     

嵌段共聚物对SiO2溶胶-凝胶过程的修饰行为

By means of TEM, SDP, ²⁹Si NMR etc analysis, the behavior of the Polyethylene Oxide (PEO)-Polypropylene Oxide (PPO)-Polyethylene Oxide (PEO) as organic modifier on SiO₂ sol-gel in the basic media was investigated; the effects on sol particle growth and network &morphology control were discussed in detail, and then the model on sol particle growing was suggested on the basis of growth unit theory of anion coordinate polyhedron. The results showed that PEO-PPO-PEO additive limited particle growth but also restrained particle agglomeration and then made the SiO₂ sol high stable. It was found that the action of EPE was similar to that of organic structure-directing agent and made the sol cluster cross linked branch network.     

嵌段共聚物对SiO_2溶胶-凝胶过程的修饰行为

近年来,人们利用对溶胶凝胶(ＳｏｌＧｅｌ)化学的认识,通过表面活性剂调控硅醇盐水解缩聚反应过程和对溶胶表面进行修饰以获得在一定范围内可控结构和可控粒度的纳米材料［１,２］,但对ＳｉＯ２溶胶凝胶过程的改性机理尚待深入研究。在溶胶凝胶过程中,溶胶粒子和网络结构主要受该体系中晶核形成与生长机制以及颗粒之间作用力所控制,这是实施溶胶网络结构形貌控制的理论依据。本文考察了聚氧乙烯醚(ＰＥＯ)聚氧丙烯醚(ＰＰＯ)聚氧乙烯醚(ＰＥＯ)嵌段共聚物(简称ＥＰＥ)作为改性剂对ＳｉＯ２溶胶凝胶化过程的修饰行为,探讨了改性ＳｉＯ２溶胶…     

ABC三嵌段共聚物胶束从多间隔结构到多核结构转变的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo模拟方法研究了疏水-亲水-疏水(H-P-H)型ABC三嵌段共聚物在B嵌段的选择性溶剂中的自组装行为. 模拟结果表明, 通过调节A嵌段和C嵌段的疏水性和二者之间的不相容性, 体系中可以形成多种形貌各异的胶束. 根据胶束中疏水核结构的特点, 这些胶束大体上可以被分为多核型胶束和多间隔型胶束两种类型. 通过增强疏水嵌段的疏水性或降低A嵌段和C嵌段间的不相容性, H-P-H型ABC三嵌段共聚物胶束能够发生从多核型胶束向多间隔型胶束的转变. 进一步分析胶束中聚合物的链构象等微观结构信息发现, A嵌段和C嵌段间的排斥作用和疏水作用之间存在竞争关系, 而这种竞争关系是影响体系中形成多核型胶束还是多间隔型胶束的决定性因素.     

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.     

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。     

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.     

SDS对PEO-PPO-PEO嵌段共聚物溶液行为的影响

对PEO-PPO-PEO（127）三嵌段共聚物的水溶液行为及添加十二烷基硫酸钠（SDS）后对共聚物溶液行为的影响进行了研究．利用荧光探针技术对不同SDS浓度下F127／SDS体系的胶来形成进行研究,并研究了SDS对F127浓溶液凝胶化行为的影响．结果表明：随着SDS浓度的增大,F127稀溶液胶束的形成受到抑制,SDS浓度愈大,形成的胶束结构就愈疏松．对F127浓溶液来说,SDS与F127摩尔比小于2时,体系易于凝胶化;但当SDS浓度增大,其与F127摩尔比大于2时,体系开始难于凝胶化,直至摩尔比大于5时,体系不再形成凝胶．     

环形嵌段共聚物的胶束化行为模拟简

利用Monte Carlo模拟,对比了相同组成下环形二嵌段共聚物AB和线形三嵌段共聚物ABA在选择性溶剂中的胶束化行为. 结果发现,相同链组成的环形和线形嵌段共聚物的临界胶束浓度(cmc)的差别与A嵌段的比例(fA)及B嵌段间的吸引强度(ε)密切相关. 在fA较小、ε较大的情况下,相应环形嵌段共聚物的cmc值更小;而在fA较大、ε较小的情况下,线形嵌段共聚物的cmc值更小. 为了进一步理解胶束化行为同fA及ε的关系,计算了胶束化过程中熵和势能部分对自由能的贡献. 结果表明,在所研究的fA和ε范围内,环形嵌段共聚物形成胶束时的熵损失更小,因而从熵贡献角度来看,环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而从势能贡献角度来看,当fA较小、ε较大时,环形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低,对自由能的贡献更大,因而此时环形嵌段共聚物更易发生胶束化. 而当fA较大、ε较小时,线形嵌段共聚物形成胶束时势能有较大程度的降低,对自由能的贡献更大,因而此时线形嵌段共聚物更易发生胶束化. 由此可见,对体系的胶束化自由能进行系统分析,有助于更好地理解环形和线形嵌段共聚物的胶束化行为.     

Monte Carlo模拟研究抗体-抗原复合物生长的标度行为

通过Monte Carlo模拟方法对抗体-抗原复合物在等活性和非等活性条件下生长的标度行为进行了研究. 模拟所用算法的有效性通过在等活性条件下的模拟结果与解析结果之间的一致性得以证明. 在模拟中, 主要考察了抗体-抗原复合物的数量分布函数、重均聚合度以及特征关联长度在临界点附近的标度行为, 给出相应的标度指数, 并以其检验溶胶-凝胶相变的广义标度律. 研究结果表明, 非等活性对抗体-抗原复合物的生长具有显著影响, 可为临床免疫分析提供相应的理论线索.     

分子量多分散性对AB二嵌段共聚物相行为的影响

采用Monte Carlo方法研究了分子量多分散性对AB型嵌段共聚物相行为的影响. 通过调整嵌段共聚物中组分含量, 考察了整体多分散性和单嵌段多分散性对嵌段共聚物共混物的有序-无序转变(Order-disorder transition, ODT)、 形貌及链尺寸的影响. 研究结果表明, 多分散度的增大使无序相向较大χN区域略微移动, 形成的片层结构厚度增加. 在形成微观有序形貌后, 较大分散度时各亚组分的链会得到更大的伸展, 表明分子链堆积受挫的程度减小, 因此, 涨落作用受到的抑制作用减小, 无序相区向更低温度区域移动.     

基于ATRP技术的多嵌段共聚物研究进展

原子转移自由基聚合(ATRP)技术是合成结构规整性聚合物的有效途径。综述了近十年来采用ATRP技术合成多嵌段共聚物的研究进展。从引发剂、共聚单体和反应条件等方面讨论了ABA型、ABC型和ABCBA型等类型多嵌段共聚物的合成、性质与潜在应用。对原子转移自由基聚合技术在合成功能性多嵌段共聚物中的应用前景进行了展望。