納米顆粒在環(huán)形高分子熔體中的集聚-分散轉(zhuǎn)變及復雜囊泡在剪切流場中的動力學行為.pdf

1、納米粒子/高分子復合材料由于具有獨特的光學、電學、力學性質(zhì)而在許多科研和技術(shù)領域有著重要應用。一般地，納米粒子在高分子中的分散性好壞會很大程度決定材料的性能。人們做了一系列研究來實現(xiàn)納米粒子分散最優(yōu)化，常用的方法為納米粒子表面嫁接高分子以及改變高分子和納米粒子間的相互作用強度。
　　環(huán)形高分子的特殊的拓撲結(jié)構(gòu)，使其具有很多不同于線形高分子的性質(zhì)。對環(huán)形高分子熔體中納米粒子行為的研究，可能會發(fā)現(xiàn)新的有趣現(xiàn)象。第二章中，我們發(fā)現(xiàn)，改變

2、環(huán)形高分子的剛性，可以實現(xiàn)納米粒子/環(huán)形高分子復合材料中納米粒子由集聚-分散的轉(zhuǎn)變，完全不同于線形高分子熔體中納米粒子由各向同性的球形集聚轉(zhuǎn)變?yōu)榫€形集聚。這是由于半剛性環(huán)形高分子熔體中，納米粒子間的平均有效作用勢勢能隨剛性增加由短程吸引變成了排斥，且納米粒子周圍環(huán)形高分子單體濃度較高。而對納米粒子周圍環(huán)形高分子的研究，我們發(fā)現(xiàn)環(huán)形柔性鏈為徑向分布，而半剛性環(huán)形剛性鏈卻由于拓撲性質(zhì)包裹在納米粒子周圍。半剛性環(huán)形高分子覆蓋在納米粒子周圍使得

3、其它納米粒子被屏蔽在外，促成了納米粒子的分散。這一發(fā)現(xiàn)為我們改善納米粒子在納米復合材料中的分散性提供了新的思路。
　　囊泡在流場中的動力學行為由于和許多生物過程密切相關(guān)，而引起了廣泛關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)干凈的單個囊泡在剪切流場中存在三種運動方式：翻滾、搖擺與坦克踩。真實的囊泡表面往往裝飾了如多糖、蛋白質(zhì)等生物大分子，有些細胞表面還帶有鞭毛。此外，囊泡與囊泡間靜電、碰撞等復雜的相互作用也能影響囊泡的動力學行為。這些復雜囊泡在剪切流場中可能

4、出現(xiàn)新的運動方式，對其的深入研究能加深我們對某些復雜的生物過程的理解。第三章，我們研究了二維囊泡膜表面嫁接高分子或者小囊泡后在剪切流場中的動力學行為，發(fā)現(xiàn)囊泡除了那三種經(jīng)典運動方式外，在嫁接鏈或小囊泡尺寸最夠大時，在較高剪切率下還出現(xiàn)了由坦克踩向平移運動方式的轉(zhuǎn)變。此外，嫁接點的位置以及嫁接小囊泡的數(shù)目都會對新運動方式的出現(xiàn)產(chǎn)生影響。
　　單個囊泡在剪切流場中的運動方式可以用于描述稀相囊泡懸濁液中囊泡的行為。而半稀相或非稀相囊泡懸

5、濁液中囊泡彼此間存在相互作用（如碰撞、吸引），運動方式更加復雜，而對于這類囊泡在流場中的動力學行為的研究很少。第四章模擬了兩個相互吸引的三維囊泡在剪切流場中的動力學行為。發(fā)現(xiàn)彈性囊泡存在四種不同的運動運動方式：結(jié)合的翻滾，結(jié)合的搖擺，碰撞/轉(zhuǎn)動混合，以及分離的坦克踩。其運動方式是由剪切流場同囊泡之間的吸引的競爭結(jié)果決定的。而對于很難形變的剛性囊泡，其運動方式則相對簡單。
　　第五章，我們探討了不同形狀納米盤在球殼表面的自組裝行為。