具有拓扑结构聚合物刷体系刚度影响的分子动力学模拟

发布时间：2020-10-26 05:28

　　 聚合物链是由单体链接而成,其构象由于单体之间,单体与环境之间的相互作用以及聚合物链柔性而千变万化。将聚合物链的一端接枝在基板上可以形成聚合物刷,其在许多领域如胶体稳定性,生物相容性等方面有广泛应用。我们使用分子动力学模拟方法,运用LAMMPS软件研究具有不同拓扑结构的聚合物刷在不同链刚度条件下的性质。研究发现聚合物刷的链刚度对聚合物刷单体密度轮廓曲线,回转半径,键取向以及末端矢量方面有重要影响。回转半径的标度定律表明聚合物刷的尺寸对链刚度与拓扑结构有很强的依赖关系。通过拟合相关参数也得到了关于FENE的经验性公式。对聚合物末端矢量的分析发现其符合一般性的Gauss分布模型,但是链刚度的增大会使得末端矢量更趋近于聚合物刷表面。在研究中还发现链刚度对聚合物刷的影响存在饱和现象,当链刚度增大到一定程度时,聚合物刷的性质几乎不会发生变化。海洋生物淤积是海洋微生物在人造表面的淤积现象,这是一个影响航海和水产养殖的全球性问题。各种类型的功能性聚合物刷涂层的发展有望以更小的环境代价达到海洋设备去污和防腐蚀的效果。为了探究如海洋藻类等物质如何进入船体涂层表面,我们将聚合物刷的上方位置覆盖自由的高分子链,并通过等温压缩过程,待其达到稳定平衡后,根据自由高分子链和聚合物刷的密度轮廓曲线来探究链刚度和拓扑结构对穿透过程的影响。研究发现相比于刚度较大的聚合物链,柔性链能更好地阻碍自由分子链进入聚合物刷,而拓扑结构的变化似乎对自由链穿越聚合物刷没有影响。
【学位单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O631.1
【部分图文】：

Ｒ??图２．１柔性链的一种构象??图２．１为由ｎ个主链链段＾构成的柔性链，由于该链处于理想态，所以沿??着分子链足够远的原子之间没有净相互作用。高分子链拥有柔性的主要因素是旋??转角０的变化，导致能量的变化。如果忽略沿主链相互远离的单元之间的??相互作用，且对高分子链中键角和旋转角的取值范围进行不同限制，则形成不同??的理想聚合物模型。其中键角和旋转角的状态数由聚合物的化学结构决定，例如，??１，４－聚异戊二烯很柔顺，而双螺旋ＤＮＡ的局部则很刚硬。??１１??

２．１．１理想链简介??Ｒ??图２．１柔性链的一种构象??图２．１为由ｎ个主链链段＾构成的柔性链，由于该链处于理想态，所以沿??着分子链足够远的原子之间没有净相互作用。高分子链拥有柔性的主要因素是旋??转角０的变化，导致能量的变化。如果忽略沿主链相互远离的单元之间的??相互作用，且对高分子链中键角和旋转角的取值范围进行不同限制，则形成不同??的理想聚合物模型。其中键角和旋转角的状态数由聚合物的化学结构决定，例如，??１，４－聚异戊二烯很柔顺，而双螺旋ＤＮＡ的局部则很刚硬。??１１??

图２．?３相同力拉伸下理想链和真实链的Ｍａｘｗｅｌｌ展示??由于每条链均为一个拉伸团的拉伸阵列，拉伸条件下的末端距＼就是拉的尺寸＃乘每条链中的团数ｉＶ／ｇ。??理想链：（２．２ｆ?ｇ会??纖Ｒｆ＜爷？琴?（２，拉伸中理想链和真实链的区别值得关注。理想链服从Ｈｏｏｋｅ定律，力ｆ和￣具有线性正比关系。而真实链中力ｆ和伸长＼的是非线性关系，使用Ｆｌｏｖ?＝?３２３。ｆ
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本文编号：2856565