分子场理论研究PNIPAm的温度响应及应用

发布时间：2021-03-06 00:08

　　聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAm）是一种知名的温度响应高分子,在低临界溶解温度（LCST）,它的水溶液会产生急剧的相变。即在32℃, PNIPAm分子的疏水性以及氢键的剧变会致使其构象由亲水的膨胀态急剧转变为疏水的收缩态。正是因为PNIPAm具有如此的温度响应,它的应用才如此广泛。比如,其均聚物在药物释放、肽段分离以及表面修饰等方面受到重用；其共聚物、凝胶、微凝胶以及表面层在药物输运、纳米技术、微流体等领域得到广泛应用。在本文中,我们用分子场理论研究PNIPAm的温度响应性以及其应用的温度可控性。第一章,我们简要介绍水溶液中PNIPAm的急剧相变,以及离子、醇类、离子液体对其LCST的影响,同时也简单举例介绍一些PNIPAm的应用体系。其中,我们重点介绍一些有关PNIPAm的最新工作,比如由PNIPAm新近组成的共聚物、凝胶、微凝胶以及表面层,以及其中一些值得讨论的问题。第二章,我们对本文采用的分子场理论进行介绍。该理论曾用于研究聚合物分子刷的热力学和结构性质,其中我们考虑了每一个分子的构象、尺寸以及形状。研究结果表明,分子场理论得到的结论与模拟和实验的观测结果相一致。最近,将聚... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 PNIPAm的LCST
        1.1.1 水溶液
        1.1.2 离子对PNIPAm的LCST的影响
        1.1.3 PNIPAm在醇类/水混合溶剂中的相行为
        1.1.4 离子液体对PNIPAm的LCST的影响
    1.2 PNIPAm水凝胶
    1.3 PNIPAm嵌段共聚物
    1.4 PNIPAm分子层
    1.5 本文研究的主要内容
第二章 分子场理论
    2.1 研究对象
    2.2 研究体系
    2.3 体系的不可压缩性
    2.4 单分子平均场理论
    2.5 自由能极小化
    2.6 配分函数的展开
    2.7 热力学量
第三章 PNIPAm分子刷的温度响应性
    3.1 研究背景
    3.2 研究对象
    3.3 数值求解
        3.3.1 离散化
        3.3.2 分子构象
    3.4 PNIPAm刷的温度响应性
    3.5 PNIPAm长度与面密度对体系的影响
        3.5.1 对体积分布的影响
        3.5.2 对平均高度的影响
        3.5.3 对塌缩程度的影响
    3.6 化学势
    3.7 基板的作用
    3.8 本章小结
第四章 温度响应嵌段共聚物自组装的相行为
    4.1 研究背景
    4.2 研究对象
    4.3 数值求解
        4.3.1 离散化
        4.3.2 聚合物的构象
    4.4 体系描述
        4.4.1 体系参数
        4.4.2 聚合物分子的数目
    4.5 自组装结构：胶束与囊泡
    4.6 胶束与囊泡的稳定共存
        4.6.1 稳定性
        4.6.2 共存性
    4.7 氢键
    4.8 相图
    4.9 自组装结构尺寸的调控
    4.10 结论
第五章 温度控制生物传感器中dsDNA分子的取向
    5.1 研究背景
    5.2 研究对象
    5.3 研究方法
        5.3.1 分子场理论
        5.3.2 数值求解
    5.4 结果讨论
        5.4.1 模拟中dsDNA分子取向的温度响应性
        5.4.2 模拟中聚合物长度对dsDNA分子响应性的影响
        5.4.3 理论中PNIPAm长度对dsDNA分子响应性的影响
        5.4.4 dsDNA温度响应性的物理机理
        5.4.5 模拟与理论结果的对比与分析
        5.4.6 结果讨论
第六章 总结与展望
参考文献
攻读博士学位期间已发表和待发表的学术成果
致谢



本文编号：3066095