嵌段共聚物在溶液中诱导自组装行为的模拟退火研究

发布时间：2020-01-27 03:22

【摘要】：嵌段共聚物的自组装可以形成丰富的纳米结构,包括球状、棒状、层状、囊泡、螺旋状、环状等结构,并且这些丰富的结构在功能器件,药物输送,或其他应用技术中有着潜在的应用价值。因此,近几年,嵌段共聚物的自组装行为,已成为纳米制备技术的热点之一,从而引起了很多科研人员巨大的兴趣。影响嵌段共聚物自组装的因素大致包括嵌段的组成,溶剂的浓度和受限的环境等。因此,本文采用模拟退火方法,通过调控这些因素探究了其对AB两嵌段共聚物在溶剂中的定向自组装,AB两嵌段共聚物在软受限中的诱导自组装,AB两嵌段共聚物与C均聚物的共混物在软受限中的自组装行为。模拟结果表明,这些因素能够精确地调整聚集体的形态。并且我们所得到的模拟结果可以指导和预先设计纳米粒子结构,因此,对实验有着指导和参考的价值。具体如下:(1)通过调控诱导物的形状和尺寸以及组分之间的相互作用参数探究了其对两嵌段共聚物在溶剂中的定向自组装的影响。模拟结果表明:随着诱导物的尺寸和形状的改变,聚集体的形貌从圆柱状到蝌蚪状最后到圆盘状或带状胶束转变。同样,保持诱导物的形状和尺寸相同,随着A嵌段和诱导表面的相互作用参数增强,聚集体的形貌同样被影响。通过计算其均方末端距和接触数来阐述这种的形态转变的机理。(2)通过调控受限的尺寸、溶剂的初始浓度、组分之间相互作用参数探究了其对两嵌段共聚物在软受限中的诱导自组装的影响。模拟结果表明,改变受限尺寸,聚集体的形貌从类似棒状结构到螺旋状最后到半椭蜂窝状结构转变;随着溶剂的初始浓度增加,聚集体的形貌从棒状到多螺旋到单螺旋最后到圆环状结构转变。通过计算AB嵌段之间的接触数和体系的界面能以及聚集体中AB链拉伸之后在X轴上的投影DDX的变化,来阐述这种形态转变的机理。(3)通过调控受限尺寸,AB嵌段共聚物和C均聚物的数量比,嵌段的体积分数,受限表面的选择性,嵌段间的不相容,均聚物和嵌段之间相互作用的竞争。探究了其对AB两嵌段共聚物和均聚物的共混物在软受限中的自组装行为的影响。共聚物在软受限诱导下形成的不同形状和内部结构聚集体的序列被预测,模拟结果表明,这些因素能够精确地调整聚集体的形态。随初始浓度改变,我们计算了聚集体中AB嵌段的均方末端距的变化阐述了这种形态转变的机理。
【图文】：

在AS=-2，，以诱导物的直径D为函数得到的聚集体序列

嵌段共聚物在溶液中诱导自组装行为的模拟退火研究

在AS=-3.0,以圆柱诱导物的直径D为函数得到的聚集体序列
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O631.1

【参考文献】