聚合物基質(zhì)中納米顆粒間有效作用勢及相行為的分子動力學研究.pdf

1、復合材料的研究是材料學研究中的熱點問題，由于納米材料具有優(yōu)良的熱學、電學、力學和化學性能，因此如何將納米材料與聚合物材料充分混合制備優(yōu)良性能的復合材料引起了廣泛的學術研究和工藝研究。聚合物屬于有機材料而納米顆粒屬于無機材料，兩者具有極為不同的性質(zhì)。將納米顆粒摻雜入聚合物基中，彌補聚合物的不足之處，合成的納米復合材料具有高折射率，強熒光性等優(yōu)良性能。這些優(yōu)良性能極大地擴展了傳統(tǒng)聚合物材料的實際應用。因此，這就要求研究人員對聚合物納米復合材

2、料進行更深入的研究。
　　本文通過分子動力學模擬方法，系統(tǒng)地研究了在聚合物基質(zhì)中納米顆粒之間的相互作用。我們首先研究了在絕熱系統(tǒng)中，也就是系統(tǒng)中的相互作用為熵驅(qū)動時，納米顆粒間有效作用勢是波動式的隨著納米顆粒間距逐漸增加而削減的，這主要是因為自由單體在納米顆粒附近短程有序排列。而對于聚合物鏈，由于連接相鄰單體的共價鍵的存在，所以單體之間會存在一種內(nèi)在的關聯(lián)，這使得由聚合物鏈所激發(fā)的納米顆粒之間的有效相互作用與由自由單體所激發(fā)的有效

3、作用勢有很大不同。在聚合物處于稀釋狀態(tài)時，納米顆粒之間僅存在吸引作用勢，吸引作用勢的作用范圍相當于聚合物鏈的回旋半徑。隨著聚合物濃度逐漸增加，納米顆粒間的吸引作用勢逐漸增強，但作用范圍逐漸減小。當聚合物濃度達到聚合物鏈重疊狀態(tài)時，納米顆粒間除了存在短程吸引作用勢還存在很小的排斥作用勢。最后我們研究了聚合物與納米顆粒間存在吸引相互作用（焓相互作用）的體系。通過聚合物與納米顆粒的相互吸引，聚合物單體被吸引在納米顆粒表面。隨著吸引作用增強時，

4、納米顆粒間的吸引作用會減弱并逐漸轉(zhuǎn)化為排斥力。當聚合物與納米顆粒的吸引強度進一步增加，聚合物單體會緊緊的吸附在納米顆粒表面，使納米顆粒有效直徑增加。納米顆粒間距較小時納米顆粒的有效作用勢為排斥作用，納米顆粒間距較遠時，類似于在絕熱系統(tǒng)中，表現(xiàn)為較弱的吸引作用。
　　通過本文研究，深入理解了在聚合物基中，納米顆粒間有效作用勢隨著聚合物基質(zhì)濃度、聚合物鏈長、以及納米顆粒與聚合物單體之間的吸引強度等因素的改變而變化。尤其當納米顆粒與聚合