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支化嵌段聚合物的计算机模拟

作　者: 严小燕
导　师: 梁好均
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 计算机模拟动态密度函理论自洽场理论嵌段共聚物自组装
分类号: O631
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

高分子聚合物相结构的研究是高分子科学研究中的重要课题。理解分子结构和相结构与其功能存在的依赖关系对材料的最终应用起到关键的作用。由于问题的复杂性以及实验的客观限制，人们希望通过计算机模拟的方法来解决这些问题。计算机模拟不仅突破了实验和理论的限制，而且能够为研究者提供更多有价值的信息。本论文采用计算机模拟的方法研究了梳型共聚物和“Y”型A₂B共聚物的自组装问题，主要研究内容和结构如下： 1．从广义时间相关Ginzburg-Landau方程出发，利用动态密度泛函方法，我们研究了ABC梳型共聚物在两维空间的相结构，模拟了两种具有不同链结构的梳型共聚物，即对称梳型和非对称梳型共聚物，的自组装过程。模拟时，在较大范围内改变体系的FIory-Huggins参数以观测两个不同体系自组装得到的微相结构。在非对称梳型共聚物的自组装过程中，出现了诸如花冠状、脉冲状、和核壳状等一些微观相结构。而对称形梳型共聚物的自组装则得出了层状、编织网状等相结构。模拟给出了两种不同链结构的梳型共聚物关于Flory-Huggins参数的相图，阐明了体系相分离和自组装过程与链结构和相互作用参数的依赖关系，从两个不同相图的比较中可知链结构对于体系自组装所形成的稳定的微观相结构的影响是至关重要的。 2．我们采用自洽场的方法对A₂B共聚物熔体作了类似星形共聚物的处理，研究了该共聚物的相分离并给出了相图。采用自洽平均场的方法，我们还研究了AB线形聚合物的自组装，所得到的模拟结果在一定的范围内与Matsen等人的研究结果是相一致的。与两嵌段共聚物的相图相比较而言，在A₂B的相图中，我们只发现了三个经典的有序相：球状相，六角蜂窝形柱状相以及层状相。从两嵌段线形共聚物到Y形共聚物这一链结构上的变化使相图也发生了相应的改变：各相的相边界发生了很大的偏移并且层状相出现的区域被大大的拓宽了。因此，我们可以通过改变链的结构来控制高分子自组装的微相结构代替传统的改变高分子链中各组分的比例。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT (英文摘要)  3-7
第一章总论  7-34
  1.1 引言  7-8
  1.2 计算机模拟在高分子科学领域的应用  8-22
    1.2.1 高分子自洽场平均场理论  8-14
      1.2.1.1 场论模型  9-14
      1.2.1.2 场论方程的求解  14
    1.2.2 高分子动态密度泛函理论  14-22
      1.2.2.1 高分子密度泛函理论  15-19
      1.2.2.2 高分子密度泛函理论动力学  19-20
      1.2.2.3 参数化及数值计算  20-22
  1.3 嵌段高分子自组装  22-29
  1.4 几个前沿问题及本论文的选题依据  29-31
  参考文献  31-34
第二章动态密度泛函理论在梳型共聚物自组装中的应用  34-51
  2.1 引言  34-35
  2.2 模型和算法  35-38
  2.3 结果与讨论  38-48
    2.3.1 对称梳型共聚物  40-44
    2.3.2 非对称梳型共聚物  44-48
  2.4 结论  48-49
  参考文献  49-51
第三章 A_2B嵌段共聚物熔体的相分离  51-64
  3.1 引言  51-52
  3.2 原理  52-54
  3.3 结果与讨论  54-60
  3.4 结论  60-62
  参考文献  62-64
论文发表  64-65
致谢  65

支化嵌段聚合物的计算机模拟

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