各向異性納米棒-嵌段共聚物自組裝的模擬研究.pdf

1、近年來,含有各向異性納米棒的材料成為現(xiàn)代材料科學的一個重要研究方向。大量研究結果表明:各向異性無機納米棒的組裝結構受到生長條件、基底表面性質和膠體濃度等因素的影響。同時納米棒能形成液晶相,使得嵌段共聚物/各向異性無機納米棒以及rod-coil-rod三嵌段共聚物體系的組裝行為變得復雜。因而對這些體系的組裝機理和組裝結構的影響因素仍需進一步探討,但目前關于這方面的計算機模擬和理論還鮮有報道。
　　 本文主要采用Monte Carl

2、o方法和耗散粒子動力學方法模擬研究納米棒、嵌段共聚物/納米棒和rod-coil-rod三嵌段共聚物的組裝結構和組裝機理,主要包括三個部分:(1)納米棒的組裝行為:(2)嵌段共聚物/納米棒的組裝結構的影響因素;(3)考察rod-coil-rod三嵌段共聚物組裝機理及主要影響因素。全文共分為六章:
　　 第一章介紹納米單元、嵌段共聚物以及嵌段共聚物/納米粒子組裝的研究進展,以及相關的計算機模擬研究成果。
　　 第二章介紹Mo

3、nte Carlo方法和耗散粒子動力學方法的基本原理及應用,并對本論文中所用的模型及方法進行說明。
　　 第三章詳細研究各向異性作用(頭-尾作用εz,肩-肩作用εxy)對納米棒組裝行為的影響。在r=εz/εxy很小和很大時納米棒分別組裝成1D線和2D板。R為中間值時,納米棒從無序到3D柱狀結構的聚集過程中發(fā)生一級相變,相變溫度Tc受作用勢εxy和εz共同決定。3D柱狀結構的長徑比與作用勢比值,r呈指數(shù)關系A=0.238r2.13

4、±0.05。指數(shù)值不同于理論預測是由于在組裝過程中水平方向上更多的作用對引起的動力學影響的結果。
　　 第四章考察了影響嵌段共聚物/納米棒的組裝結構的因素。研究結果發(fā)現(xiàn)混合體系組裝結構受鏈段與納米棒相互作用、嵌段共聚物濃度以及納米棒濃度的影響,通過變化納米棒濃度誘導六方柱結構向柱/層的混合相轉變,最后轉變?yōu)閷咏Y構,模擬結果與實驗報導相符。組裝結構的變化是由于納米棒之間的各向異性作用和混合體系的協(xié)同作用共同引起的。