計算碗狀聚合物微顆粒自組裝研究：實驗和計算機模擬機模擬→計算機模擬.pdf

1、近年來顆粒形貌對自組裝的影響引起了人們的極大關(guān)注，本文研究了碗狀顆粒的自組裝行為，研究工作分為實驗和計算機模擬兩部分。
　　實驗上，本文提出了一種可行的微流控-溶劑揮發(fā)-選擇性溶解三步法來制備了微米級單分散的聚合物碗狀顆粒。碗狀顆粒的制備首先是采用毛細(xì)管微流控器件制備了微米級尺寸均一的PS/PMMA/氯仿乳液液滴；其次，將收集到的乳液液滴進(jìn)行溶劑揮發(fā)除去液滴中的溶劑氯仿，在此溶劑揮發(fā)過程中PS和PMMA之間發(fā)生相分離，最終得到PS

2、/PMMA復(fù)合顆粒；最后，將PS/PMMA復(fù)合顆粒用乙酸選擇性溶解去掉PMMA相，得到單分散的PS碗狀顆粒。此外，本文還研究了碗狀顆粒的耗散誘導(dǎo)自組裝，得到了首尾堆疊的聚合物蠕蟲鏈結(jié)構(gòu)。
　　計算機模擬上，采用剛體布朗動力學(xué)方法研究了碗狀顆粒（和球缺顆粒）的自組裝，粒子之間勢場是定量地從全原子力場采用列表和插值的方法提取的。模擬結(jié)果表明，顆粒形貌和自組裝結(jié)構(gòu)之間有較強的依賴關(guān)系：對碗狀顆粒而言，最穩(wěn)定的堆疊結(jié)構(gòu)是首尾堆疊；但是對球

3、缺顆粒而言，最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)是面對面堆疊結(jié)構(gòu)。自組裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與碗狀顆粒的厚度和球缺顆粒的高度有關(guān)，碗狀顆粒厚度值越小或者球缺顆粒高度值越小都能得到較穩(wěn)定的組裝結(jié)構(gòu)。為了深入理解自組裝的動力學(xué)過程，分析兩個顆粒之間的三維等勢面圖找到所有亞穩(wěn)態(tài)構(gòu)象和穩(wěn)態(tài)構(gòu)象，并且計算了這些構(gòu)象間的能量最小化路徑（MEPs）。本文中，碗狀顆粒和球缺顆粒的預(yù)測結(jié)構(gòu)與模擬得到的組裝結(jié)構(gòu)基本一致,而且碗狀顆粒的組裝結(jié)構(gòu)與實驗上的組裝結(jié)構(gòu)也一致。這項工作為我們深入理