纳米粒子驱动的复杂聚合物体系在圆柱纳米管中的相行为研究
本文选题:聚合物纳米复合材料 + 嵌段共聚物 ; 参考:《山西师范大学》2015年硕士论文
【摘要】:随着纳米科学技术领域的不断扩展和深入,聚合物纳米复合材料的研究已经成为了最富有活力和挑战性的研究热点。通过在复杂聚合物体系中添加粒子或施加表面场等,能够获得许多本体状态下所不具有的新奇的结构,这些结构具有十分重要的潜在应用价值。本文采用基于金兹堡-朗道理论(Ginzburg-Landau Theory)的元胞动力学(CDS)方法,研究了纳米粒子驱动的复杂聚合物体系在圆柱纳米孔中的相行为,系统地探讨了纳米粒子的选择性、浸润强度、浓度对圆柱纳米孔中嵌段共聚物以及嵌段共聚物与均聚物混合体系的畴形貌演化和形成的影响,并对其相分离动力学的机理进行了研究。 首先,我们研究了纳米粒子驱动的两嵌段共聚物体系在圆柱纳米管中的相行为。结果发现在在不同圆柱管径受限下,嵌段共聚物的相形貌随纳米粒子的浸润强度和浓度的变化发生了丰富的结构演变,,同时我们对发生这种演变的机理进行了阐释。研究结果表明,通过添加纳米粒子为控制软物质的自组装提供了一种新的方法,可以有效地改变体系的相形貌从而应用到有机-无机杂化材料和电子元件的设计与制备中。 其次,我们研究了纳米粒子驱动的两嵌段共聚物/均聚物混合体系在圆柱纳米管中的相行为。结果发现在在不同圆柱管径受限下,纳米粒子的加入使得聚合物体系形成了丰富的相形貌。当管长和体相周期相匹配时,垂直层状相转为同心圆柱状结构。当管长和体相周期不匹配时,体系相形貌多由单螺旋和双螺旋结构转为双连通结构。这一结论对制造导电器件有一定指导意义,同时也为改进聚合物材料的理化性质起到了一定的启示作用。 从上面的研究我们得出:在复杂聚合物受限体系中添加纳米粒子会使得体系形成各种有序的自组装结构,这在实验上以及工业生产上实现软物质体系有序结构提供了有益的借鉴。
[Abstract]:With the development of nanotechnology, the research of polymer nanocomposites has become the most dynamic and challenging research hotspot. By adding particles or applying surface fields in complex polymer systems, many novel structures that do not exist in bulk state can be obtained. These structures have very important potential application value. In this paper, the cell dynamics (CDS) method based on Ginzburg-Landau Theory theory is used to study the phase behavior of complex polymer systems driven by nanoparticles in cylindrical nano-pores, and the selectivity and wettability of nanoparticles are systematically discussed. The effects of concentration on the evolution and formation of domain morphology of block copolymers in cylindrical nano-pores and the mixed system of block copolymers and homopolymers were investigated. The mechanism of phase separation kinetics was also studied. First, we studied the phase behavior of diblock copolymer system driven by nanoparticles in cylindrical nanotubes. The results show that the phase morphology of block copolymers varies with the wetting strength and concentration of nanoparticles under different cylindrical tube diameters, and the mechanism of this evolution is explained. The results show that the addition of nano-particles provides a new method for controlling the self-assembly of soft matter, which can effectively change the phase morphology of the system and be applied to the design and preparation of organic-inorganic hybrid materials and electronic components. Secondly, the phase behavior of diblock copolymer / homopolymer system driven by nanoparticles in cylindrical nanotubes was studied. The results show that the polymer system has rich phase morphology due to the addition of nano-particles under different cylindrical tube diameters. When the length of the tube is matched with the period of the bulk phase, the vertical layered phase becomes a concentric cylindrical structure. When the length of the tube is not matched with the phase period, the phase morphology of the system changes from single helix and double helix to double connected structure. This conclusion has a certain guiding significance for the manufacture of conductive devices, and also plays an enlightening role in improving the physical and chemical properties of polymer materials. From the above study, we can conclude that the addition of nano-particles in complex polymer confined systems makes the system form various ordered self-assembly structures. This provides a useful reference for the realization of the ordered structure of soft matter system both in experiment and in industrial production.
【学位授予单位】:山西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1;O631
【共引文献】
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本文编号:2014705
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