论文部分内容阅读
聚合物共混是制备多功能高分子材料的有效途径，而共混聚合物体系的相结构及界面性质是决定材料性能的关键因素。近期研究表明借助于界面失稳，吸附在液-液界面上的嵌段共聚物单层膜可以发生塌缩形成聚合物胶束，在新材料的制备、药物输运以及纳米微反应器等领域有潜在的应用前景。我们采用耗散粒子动力学方法，从研究均聚物/均聚物界面上非对称双嵌段共聚物单层膜的界面性质和塌缩动力学出发，通过调节不对称嵌段共聚物组成、均聚物以及纳米颗粒之间的相互作用，改变界面曲率，以期将界面上沉积的纳米颗粒和均聚物胶囊化进共聚物(反)胶束中形成纳米复合物，为多功能先进材料及高效纳米输运微器件的设计与制备提供理论指导。研究结果表明，调控两嵌段长度的不匹配和两嵌段与均聚物间相互作用的不匹配单层膜可以双向塌缩，所形成的聚合物胶束状微乳能包覆均聚物并将其进行相间输运。进一步，通过考查球形纳米粒子包覆与传输的动力学路径及其影响因素，我们发现包覆传输可分为单层膜发芽、长芽以及芽的解离脱膜三个阶段，并建立了塌缩后形成的聚集体类型与共聚物的组成和相互作用的关系。成核能计算表明，发芽的能垒较低，与热能大小相当，因此一旦单层膜开始弯曲失稳，热涨落能驱动芽迅速长大；在解离阶段，如芽的尺寸大于2k/τ(k 为单层膜的弯曲模量而τ 为芽与母膜连接处的线张力)，芽能快速收缩并迅速从其母膜上解离。而且，纳米粒子尺寸较小、单层膜过饱和度较大、及纳米粒子与单层膜的亲和作用较强的体系，纳米粒子的包覆成功率较高。对形状各向异性的盘状和柱状NP 的包覆和传输过程的研究表明：纳米粒子的初始取向显著影响其包覆成功率；多个形状各向异性的纳米粒子粒子还可在微乳内部能形成有序的堆积结构。