嵌段共聚物溶剂蒸发体系及溶液体系的模拟退火研究

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软物质的自组装在药物载体、纳米模板、化妆品行业等众多领域的作用越来越突出,吸引了越来越多学者们去研究它的自组装行为及机理。近年来,嵌段共聚物因其丰富多彩的自组装结构成为了高分子领域又一热点。本论文主要是采用蒙特卡洛和模拟退火方法模拟了嵌段共聚物在溶剂蒸发体系及双溶剂体系中的自组装结构,其内容主要包括以下两个方面:  AB双嵌段共聚物在溶剂蒸发时的自组装行为的研究。我们的模拟对象依次是对称的双嵌段共聚物A6B6、不对称的双嵌段共聚物A7B5和A8B4,在溶剂蒸发过程中,当基底和气体选择不同单体时,通过调整气体与单体之间的相互作用,共聚物薄膜可能出现的结构有平行于基底的层状相、阶梯状的半层结构和拱形结构。如果所选的嵌段共聚物本身很对称或者对称性较高时,不管溶剂选择何种单体,最终形成拱形结构的都是溶剂喜欢的单体;如果嵌段共聚物的对称性较低时,嵌段比例是影响自组装结构的主要因素,嵌段体积分数较大的形成拱。  双亲ABC线性三嵌段共聚物在双溶剂中的自组装行为的研究。所选用的选择性溶剂对两头的嵌段A和C是良溶剂,对于中间的B嵌段为不良溶剂。研究发现在很大参数范围内能够形成囊泡。我们先后从高分子链两端亲水性链长的不对称程度、同种单体之间相互作用强度以及溶液中高分子链浓度三个方面分别研究了它们对ABC三嵌段共聚物自组装结构的影响。模拟发现随着长链段C单体的数目的增加,自组装结构会先后出现由长链段的 C单体包裹着短链段的A单体形成内外壁的囊泡结构和具有短链段单体形成内核的胶束;随着 C单体之间相互作用的增强,囊泡内壁的组成成分由原本的A和C单体共存变为最终的C单体被完全排除到囊泡外壁,内壁由单一的A单体组成;随着高分子链浓度的增加,自组装结构先后出现具有短链段 A单体内核的胶束、内壁只有短链段A单体的囊泡、长链段C单体包裹着短链段A单体形成内外壁的囊泡。
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