兩嵌段聚合物在選擇性表面上的蒙特卡羅模擬

1、兩嵌段聚合物在選擇性表面上的蒙特卡羅模擬兩嵌段聚合物在選擇性表面上的蒙特卡羅模擬本文采用蒙特卡羅方法[12]模擬兩嵌段聚合物在選擇性表面上的吸附構(gòu)象性質(zhì)，其中兩嵌段聚合物是指聚合物中含有兩種化學(xué)性質(zhì)不同的結(jié)構(gòu)單元。相較于均聚物，兩嵌段聚合物會表現(xiàn)出不一樣的性質(zhì)[3]。研究兩嵌段聚合物在選擇性表面上的吸附性質(zhì)和微觀形態(tài)對深入了解相分離機(jī)制、微結(jié)構(gòu)形成等具有重要意義[45]。1模擬模型兩嵌段聚合物（AnBm）是由A和B兩種鏈段相連接構(gòu)成，其

2、中A鏈段是由n個A鏈單元順序連接構(gòu)成，B鏈段是由m個B鏈單元順序連接構(gòu)成。用LxLyLz的三維離散化空間，模擬兩嵌段聚合物的運(yùn)動環(huán)境，其中沿x和y方向執(zhí)行周期性邊界條件。在z=Lz處放置鏈單元不可穿透的表面。在z=0處放置一個高分子鏈單元無法穿越的選擇性表面，如圖1所示，分布在表面上的條紋分別對鏈單元具有選擇性吸引作用，其中L為條紋的寬度。鏈單元的空間坐標(biāo)（x，y，z）只允許在空間所定義的格點上取值，單位長度為l。一旦鏈單元位于z=1層

3、被稱為鏈單元吸附在表面上。條紋和鏈單元的相互作用表示為εps。例如：εAA表示為A類型鏈單元與A類型條紋的相互作用，εBB表示B類型鏈單元與B類型條紋相互作用等。設(shè)定兩嵌段聚合物與選擇性表面的相互作用為：。量，其中⑸2.1均聚物A100和對稱性兩嵌段聚合物A50B50在選擇性表面上的構(gòu)象性質(zhì)比較圖2描述了均聚物A100和兩嵌段聚合物A50B50從溫度T=1.5到溫度T=0.05的均方回轉(zhuǎn)半徑的變化情況。在圖2中，在高溫時，均聚物A100

4、和兩嵌段聚合物A50B50的基本相同，此時它們尚未吸附在選擇性表面上，條紋不能夠約束均聚物A100和兩嵌段聚合物A50B50的布朗運(yùn)動。在溫度區(qū)間[0.2，1.25]之內(nèi)，兩者的均隨著溫度的降低而增大，且越低的溫度，它們的相差越明顯。當(dāng)溫度T0.2時，均聚物A100和兩嵌段聚合物A50B50的不再隨著溫度的降低而增加。對聚合物在選擇性表面上吸附行為的研究表明[78]，吸附過程一般分為先吸附后識別兩個階段。圖2顯示了均聚物A100和兩嵌段

5、聚合物A50B50在溫度區(qū)間[0.2，1.25]內(nèi)處于吸附階段。當(dāng)溫度T0.2時，它們處于識別階段，即均聚物A100完全吸附在A條紋上，兩嵌段聚合物A50B50中鏈段A50和B50分別完全吸附于A類型條紋和B類型條紋上，如圖2中的插圖所示。在吸附和識別階段，條紋始終約束著均聚物A100和兩嵌段聚合物A50B50的布朗運(yùn)動。圖2均聚物A100和兩嵌段聚合物A50B50的均方回轉(zhuǎn)半徑與溫度T的關(guān)系，其中插圖（a）為均聚物A100在溫度T=0