动态键型凝胶自修复行为的Monte Carlo模拟

发布时间：2020-12-23 18:57

　　凝胶的柔软性、力学性能、含水率、摩擦系数等特性使其在生物组织中具有广阔的应用前景。但是这种软材料在使用过程中产生的裂纹会影响其力学性能,进而缩短使用寿命。因此设计通过损伤引发自主修复的凝胶,从而提高凝胶材料的安全性和持续性具有重要意义。受生物学启发,利用动态非共价键、可逆动态共价键相互作用,将自修复（self-healing）概念应用于软材料的设计中具有仿生学意义,从而实现软材料的智能化。本文根据动态键型自修复凝胶的结构特征构建了凝胶断面的格气（lattice-gas）模型,进而利用Monte Carlo模拟方法对其自修复过程进行了研究。在具体的研究中,首先基于格气模型与Ising模型的等价性指出动态键型凝胶的自修复行为在本质上是一个相变过程,并以自修复过程中的比热变化予以证明,进而确定临界联结分数。在此基础上,模拟了不同条件下凝胶的自修复行为,重点考察了联结强度、合作效应以及断面间距对自修复行为的影响。基于以上研究结果,进一步探究了凝胶自修复的动态特征,模拟了凝胶自修复随时间的变化过程。结果表明,动态键型自修复凝胶的修复行为与这些因素密切相关。研究旨在揭示动态键型凝胶自修复行为的调控... 

【文章来源】：河北大学河北省

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

热塑性高分子材料自修复分子链扩散示意图

4图 1.2 热固性高分子材料微胶囊自修复过程示意图tic of healing mechanism in thermoset bead-based self-h

图 2.1 动态键型自修复凝胶断面底面示意图ig. 2.1 Schematic picture of the bottom cross-section of a cut dynamic bond-based self-healin基于上述模型可得描述凝胶自修复过程的能量函数如下:

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于β-环糊精接枝聚L-谷氨酸星型聚合物的可注射水凝胶的制备与表征[J]. 简宇航,颜世峰,李星,黄亚南,尹静波.  高等学校化学学报. 2017(08)
[2]基于金属配位和主客体相互作用分级自组装构筑超分子凝胶[J]. 陶杰,林翠玲,王兆龙,魏斌,华奇侠,万雪婷,邱化玉,尹守春.  高分子学报. 2017(01)
[3]基于超支化聚合物两性水凝胶的制备及性能[J]. 王海卫,梁学称,徐昆,谭颖,路璀阁,王丕新.  高等学校化学学报. 2016(04)
[4]基于动态建构化学的自愈合水凝胶及其在生物医学领域的应用展望[J]. 叶碧华,孟璐,李立华,李娜,李志文,李日旺,蔡正伟,周长忍.  高分子学报. 2016(02)
[5]基于动态化学的自愈性水凝胶及其在生物医用材料中的应用研究展望[J]. 张亚玲,杨斌,许亮鑫,张小勇,陶磊,危岩.  化学学报. 2013(04)
[6]自愈合凝胶:结构、性能及展望[J]. 董坤,魏钊,杨志懋,陈咏梅.  中国科学:化学. 2012(06)
[7]Design and synthesis of self-healing polymers[J]. ZHANG MingQiu* & RONG MinZhi Key Laboratory for Polymeric Composite and Functional Materials of Ministry of Education; DSAPM Lab, School of Chemistry and Chemical Engineering, Sun Yat-sen (Zhongshan) University, Guangzhou 510275, China.  Science China(Chemistry). 2012(05)
[8]Preparation and Characterization of Microcapsules for Self-healing Materials[J]. LIAO Le-ping, ZHANG Wei, ZHAO Yang and LI Wu-Jun National Key Laboratory for Remanufacturing, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, P. R. China.  Chemical Research in Chinese Universities. 2010(03)



本文编号：2934193