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受限二嵌段共聚物的微相结构

作　者: 刘美娇
导　师: 李士本
学　校: 温州大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 自洽场理论二嵌段共聚物受限微相结构
分类号: O469
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 28次
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内容摘要

嵌段共聚物的微相结构在人工微结构设计、药物运输和释放、光子晶体等方面具有重要的应用。将嵌段共聚物受限于一定环境中是诱导其产生新颖微观结构的一种有效方法。本文采用实空间自洽场理论方法研究二嵌段共聚物受限在纳米管和纳米球中的微相结构特征,主要探讨二嵌段共聚物的相行为受二嵌段之间的体积分数、分离强度和施限结构体的尺寸及表面场等因素的影响。对于纳米管受限,我们在二维空间中研究二嵌段共聚物在施限体内的自组装微结构及其行为。先考虑嵌段体积分比和分离程度对共聚物自组装行为的影响,从新的相图中发现相变区域与本体中大体一致,但具体相结构与本体中的有很大区别,出现了本体中没有的结构。然后考虑纳米管尺寸大小和表面场强度对共聚物微相结构的影响,观察到在大小不同的纳米管中嵌段共聚物分离的层数及最外层结构不一样,而且在不同吸附场作中嵌段共聚物的微相结构也有很大区别。在对较短嵌段有吸附作用的纳米管中,共聚物的自组装结构变化不是很大,但在对较长嵌段有吸附的纳米管中,共聚物的自组装结构就受很大影响,特别是在一定的受限强度和表面场中出现了方形的结构,而这种方形结构还是第一次观察到。对于球形受限,我们研究柱状二嵌段共聚物受限在施限体内的自组装微相结构及其相变行为,系统分析其受纳米球的尺寸大小和表面吸附场的影响。先考虑共聚物受限在大小不同的中性纳米球中的情况,观察到共聚物几乎都成核-壳结构,且核-壳层数和嵌段的空间分布都与与纳米球的尺寸有关。然后,研究嵌段共聚物受限在对较短嵌段有吸附作用的纳米球中,观察到最外层趋于成穿孔的或完整的球壳层,但是里面层几乎不变。最后研究纳米球表面对较长嵌段有吸附作用情况,发现共聚物不管是外层还是里层结构都很受影响,出现了方形和颗粒等丰富的结构。总之,通过对受限在纳米管和纳米球的二嵌段共聚物微相结构研究,其结果表明:受限二嵌段共聚物体系的自组装微结构是由共聚物本体周期性、施限结构体的对称性、受限尺寸及表面场的性质共同影响所决定的,因而控制相关的参数可以得到所期望的微结构,这为人工设计纳米微结构提供理论参考。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-22
  1.1 前言  9
  1.2 嵌段共聚物本体中的自组装  9-12
  1.3 嵌段共聚物受限状态下的自组装  12-19
  1.4 本论文研究的目的和内容  19-22
第二章模型和方法  22-29
  2.1 自洽场方法  22-26
  2.2 受限模型  26-29
第三章柱状受限下的自组装  29-40
  3.1 体积分数和分离强度诱导的相变行为  29-35
  3.2 表面场和受限强度诱导的相变行为  35-39
  3.3 结论  39-40
第四章球状受限下的自组装  40-53
  4.1 纳米球表面为中性的情况  40-43
  4.2 纳米球表面对共聚物有吸附的情况  43-51
  4.3 结论  51-53
第五章结论与展望  53-56
  5.1 结论  53-55
  5.2 展望  55-56
参考文献  56-63
致谢  63-64
攻读学位期间发表的学术论文  64

受限二嵌段共聚物的微相结构

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