各向異性納米棒-嵌段共聚物自組裝的模擬研究.pdf

1、近年來(lái),含有各向異性納米棒的材料成為現(xiàn)代材料科學(xué)的一個(gè)重要研究方向。大量研究結(jié)果表明:各向異性無(wú)機(jī)納米棒的組裝結(jié)構(gòu)受到生長(zhǎng)條件、基底表面性質(zhì)和膠體濃度等因素的影響。同時(shí)納米棒能形成液晶相,使得嵌段共聚物/各向異性無(wú)機(jī)納米棒以及rod-coil-rod三嵌段共聚物體系的組裝行為變得復(fù)雜。因而對(duì)這些體系的組裝機(jī)理和組裝結(jié)構(gòu)的影響因素仍需進(jìn)一步探討,但目前關(guān)于這方面的計(jì)算機(jī)模擬和理論還鮮有報(bào)道。
　　 本文主要采用Monte Carl

2、o方法和耗散粒子動(dòng)力學(xué)方法模擬研究納米棒、嵌段共聚物/納米棒和rod-coil-rod三嵌段共聚物的組裝結(jié)構(gòu)和組裝機(jī)理,主要包括三個(gè)部分:(1)納米棒的組裝行為:(2)嵌段共聚物/納米棒的組裝結(jié)構(gòu)的影響因素;(3)考察rod-coil-rod三嵌段共聚物組裝機(jī)理及主要影響因素。全文共分為六章:
　　 第一章介紹納米單元、嵌段共聚物以及嵌段共聚物/納米粒子組裝的研究進(jìn)展,以及相關(guān)的計(jì)算機(jī)模擬研究成果。
　　 第二章介紹Mo

3、nte Carlo方法和耗散粒子動(dòng)力學(xué)方法的基本原理及應(yīng)用,并對(duì)本論文中所用的模型及方法進(jìn)行說(shuō)明。
　　 第三章詳細(xì)研究各向異性作用(頭-尾作用εz,肩-肩作用εxy)對(duì)納米棒組裝行為的影響。在r=εz/εxy很小和很大時(shí)納米棒分別組裝成1D線和2D板。R為中間值時(shí),納米棒從無(wú)序到3D柱狀結(jié)構(gòu)的聚集過(guò)程中發(fā)生一級(jí)相變,相變溫度Tc受作用勢(shì)εxy和εz共同決定。3D柱狀結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)徑比與作用勢(shì)比值,r呈指數(shù)關(guān)系A(chǔ)=0.238r2.13

4、±0.05。指數(shù)值不同于理論預(yù)測(cè)是由于在組裝過(guò)程中水平方向上更多的作用對(duì)引起的動(dòng)力學(xué)影響的結(jié)果。
　　 第四章考察了影響嵌段共聚物/納米棒的組裝結(jié)構(gòu)的因素。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)混合體系組裝結(jié)構(gòu)受鏈段與納米棒相互作用、嵌段共聚物濃度以及納米棒濃度的影響,通過(guò)變化納米棒濃度誘導(dǎo)六方柱結(jié)構(gòu)向柱/層的混合相轉(zhuǎn)變,最后轉(zhuǎn)變?yōu)閷咏Y(jié)構(gòu),模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)報(bào)導(dǎo)相符。組裝結(jié)構(gòu)的變化是由于納米棒之間的各向異性作用和混合體系的協(xié)同作用共同引起的。