整數(shù)和分數(shù)受限維度下的二嵌段共聚物微相結(jié)構(gòu).pdf

1、受限環(huán)境對嵌段共聚物的微相結(jié)構(gòu)具有顯著的影響。人們通過調(diào)控受限條件，例如受限的幾何形狀和界面的性質(zhì)，可以獲得新穎的微相結(jié)構(gòu)。這些微結(jié)構(gòu)不但具有十分重要而廣泛的應(yīng)用前景，而且也是高分子物理一個基本而重要的研究問題，因此，近年來嵌段共聚物在不同受限體系中的微結(jié)構(gòu)研究受到了持續(xù)的關(guān)注。本文采用由柱狀界面內(nèi)外表面形成的、具有整數(shù)和分數(shù)受限維度的受限條件、選取不同參數(shù)的二嵌段共聚物作為研究對象，運用實空間自洽場理論模擬方法系統(tǒng)地研究了二嵌段共聚物

2、在這些特殊的受限體系下的微相結(jié)構(gòu)及其轉(zhuǎn)變規(guī)律。
　　 在整數(shù)受限維度方面，以納米管道受限為例，分別研究了柱狀納米管道半徑和管道短程表面場對二嵌段共聚物的微結(jié)構(gòu)和相變行為的影響。首先，對處于特殊相分離區(qū)域的二嵌段共聚物層狀結(jié)構(gòu)在納米管道中的情況進行了研究。通過改變納米管道半徑，研究了受限尺寸對同心柱形層狀結(jié)構(gòu)的厚度的影響，著重觀測了受限尺寸與“軟的”和“硬的”同心層狀結(jié)構(gòu)的厚度的依賴關(guān)系以及誘導產(chǎn)生的新穎結(jié)構(gòu)。其次，研究了納米管道

3、短程表面場對不同本體的二嵌段共聚物微相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變影響。通過對相參數(shù)表面場強度和受限尺寸組成的二維相圖分析，預(yù)測了具有高度不對稱性的二嵌段共聚物在不同親性的表面場下的微相結(jié)構(gòu)及其相行為。此外，通過分析其自由能演變過程，深入地討論了這些微相結(jié)構(gòu)的形成過程。
　　 在分數(shù)受限維度方面，以短周期和長周期納米棒陣列為例，研究了分數(shù)受限維度下的層狀二嵌段共聚物的微相結(jié)構(gòu)及其轉(zhuǎn)變規(guī)律。對于短周期的納米棒陣列受限，研究了在不同分數(shù)受限維度下，表

4、面場強度對二嵌段共聚物層狀結(jié)構(gòu)的影響。本文特別關(guān)注在較小和較大的分數(shù)受限維度情況下，親短嵌段和長嵌段的表面場對層狀結(jié)構(gòu)的不同影響，預(yù)測到了一系列的新穎結(jié)構(gòu)和獨特的相變行為。對于長周期的納米棒陣列受限，研究了處于強和弱表面場下的二嵌段共聚物的微相結(jié)構(gòu)及其規(guī)律。通過改變納米棒直徑，討論了分數(shù)受限維度對二嵌段共聚物層狀結(jié)構(gòu)的影響，預(yù)測了豐富的層狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和共混結(jié)構(gòu)，并進一步研究了較大和較小分數(shù)維度對這些結(jié)構(gòu)的不同影響，并且通過分析其自由能變化

5、，獲得了這些新穎結(jié)構(gòu)的相交規(guī)律。
　　 總之，本工作通過選取獨特的受限條件，系統(tǒng)而深入地研究了二嵌段共聚物在納米管道和納米棒陣列受限下的微相結(jié)構(gòu)及其轉(zhuǎn)變規(guī)律。本工作不但與其它模擬和理論工作進行了對比討論，而且首次預(yù)測到了一系列的新穎的微相結(jié)構(gòu)，并對其進行了深入的分析。我們期望本工作一方面能對基于嵌段共聚物的微結(jié)構(gòu)材料合成提供有意義的幫助和建議，另一方面能加深人們對嵌段共聚物在受限條件下的相變規(guī)律的理解，從而對以后的實驗和理論工作