纳米粒子/聚合物混合体系的场理论模拟

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自洽平均场理论是目前研究非均匀聚合物体系自组装结构的一种非常有力的理论方法,其预测的结果与实验的结果较符合,最典型的例子是自洽平均场理论对嵌段共聚物体系的相行为预测,同时自洽平均场理论对复杂分子结构的共聚物也有较好的模拟并给出了丰富的相行为图。自洽场理论目前研究的聚合物体系主要有:均聚物、嵌段聚合物、接枝聚合物等,最近也被扩展到对环形聚合物的研究,通过对聚合物体系的计算模拟可知聚合物体系的相形图受体系中各组分的比例、组分之间的相互作用等的影响很大。聚合物刷是普遍存在的一种结构,通过嫁接或吸附的方法可以使其表面改性,因而研究聚合物刷之间聚合物与纳米粒子的相互作用具有非常重要的意义。关于纳米粒子聚合物混合体系,由于纳米粒子尺寸与聚合物单元的尺寸存在差异,用场理论方法来研究存在一定的困难,所以对纳米粒子聚合物混合体系主要是通过不同理论方法的相结合来处理研究,本文从自洽场理论出发来对纳米粒子聚合物体系进行计算模拟,并讨论纳米粒子对体系的相关影响。  本文在对聚合物体系自洽场理论的基础之上对纳米粒子/聚合物混合体系进行自组装模拟。主要内容如下:第一章主要简要说明软物质领域中聚合物研究的体系和方法进展;第二章主要阐述自洽场理论的推导以及实空间解法;第三章是对平行板聚合物刷的自组装模拟,运用了蒙特卡洛方法探讨了不同组分之间的相互作用对自组装结构的影响,以及模拟尺寸对自组装结构的影响;第四章是模拟纳米粒子/聚合物混合体系的自组装,从模拟结果中可以看出纳米粒子/聚合物混合体系的相形图会受纳米粒子浓度以及纳米粒子尺寸的影响,当体系中的纳米粒子浓度以及纳米粒子半径增大时,其纳米粒子的分布将从层状式分布逐步到发散式分布。
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