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两嵌段共聚物发生的相分离导致本体中层状相、gyriod 相、柱状相和球状相的形成。
当受到几何限制或衬底作用时,嵌段共聚物能够形成不同于本体的有序微观结构。本论文运用了动态平均场密度泛函理论,使用Materials Studio软件中的MesoDyn模块,模拟研究了A8B2 型和A9B1 型两嵌段共聚物在薄膜中的相行为。
通过对A8B2 型两嵌段共聚物本体结构的研究,确定了本体球状相的存在范围及本体周期。在纯几何限制条件下,薄膜的表面附近形成浸润层状相;对某些特定的膜厚,薄膜的中部区域分别形成压扁的球状相、球状相和垂直的柱状相。在几何限制和衬底作用条件下,调整薄膜的厚度和衬底作用参量,得到了六种有序微观结构:浸润层状相、垂直柱状相、六角排列球状相、平行柱状相、穿孔层状相和层状相。根据模拟结果绘制了A8B2 型嵌段共聚物薄膜的表面结构相图。
通过对A9B1 型两嵌段共聚物本体结构的研究,确定了本体球状相的存在范围。在纯几何限制条件下,薄膜的表面附近也形成浸润层状相;对某些特定的膜厚,薄膜的中部区域分别形成平行柱状与穿孔层状的混合相、压扁的球状相、球状相。在几何限制和衬底作用条件下,调整薄膜的厚度和衬底作用参量,得到了与A8B2 型嵌段共聚物相同的六种有序微观结构。由于嵌段的体积分数的不同,A9B1 型两嵌段共聚物的每一种相结构的存在范围都比A8B2 型嵌段共聚物大。