嵌段共聚物在溶液中自组装形态的模拟退火研究

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软物质自组装行为的模拟研究为自组装纳米材料的实际应用过程提供指导,也为高分子自组装相行为的理论研究提供依据。其中嵌段共聚物在溶液中的自组装行为最近得到广泛关注,大量的实验结果所得纳米球状胶束在药物传输等生物医药领域得到广泛应用。本论文模拟研究嵌段共聚物在双溶剂中的自组装行为,采用模拟退火方法使得高分子溶液从最初的无序态达到有序状态,使得最终状态为热力学平衡状态,不受初始条件和随机数等因素的影响,保证了模拟结果的正确性。  本论文第一章对软物质的定义、几种典型的软物质进行了介绍,然后进一步介绍了软物质自组装的物理过程以及其物理本质,最后简单介绍了本论文的研究方法。  论文的第二章研究了ABA非对称三嵌段共聚物在双溶剂中的自组装行为。其中A嵌段由亲水单体组成,B嵌段为厌水嵌段,双溶剂中一种为共溶剂,与实验上的有机溶剂相对应;一种为选择性溶剂,对应于实验上所用水,模拟体系中它对A嵌段是良性的,而对B嵌段是不良溶剂。模拟发现在很宽的参数变化范围内形成囊泡构型,随着长链段A单体数目即共聚物非对称性的增加,囊泡壁外侧短链段A单体密度逐渐减小,内侧密度逐渐增加;长链段A单体在囊泡内外两侧的密度均逐渐增加,且增加到一定程度后形成由长链段A单体所形成的内核,再进一步增加非对称性将会形成具有短链段A单体内核的实心球状胶束。  本文第三章研究AB两嵌段共聚物在双溶剂中的自组装行为。其中双溶剂中一种为共溶剂,对应于实验上所用一般为有机溶剂;另一种溶剂是不良溶剂,对应于实验上所用水溶剂。模拟发现,在不良溶剂比逐渐增加的过程中,出现了由层状相向洋葱相的相转变过程,这与实验上蒸发良溶剂来获得洋葱相的现象相符。同时,模拟发现在增加不良溶剂与B单体之间的排斥作用时,也会出现由层状相到洋葱相的转变,这就为实验上的研究提供了进一步的思路。  论文的第四章对全文进行总结,归纳概括本论文所有研究内容。
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