论文部分内容阅读
嵌段共聚物由两种或两种以上不同化学组成的高分子链通过共价键连接而成，能够在微观尺度自组装出有序的纳米结构，在物理、化学、材料等许多领域备受关注。本文以复杂的多臂星形的两嵌段共聚物为对象，运用自洽平均场理论系统研究了其在圆柱状受限空间（纳米管道）内自组装的行为。 通过计算两种嵌段比例对称（A嵌段体积分数为0.30或者B嵌段体积分数为0.30）的多臂星形嵌段共聚物（臂数为3、9、15或21）在不同吸引性的管道（管道内壁吸引 A嵌段或B嵌段）中受限自组装，我们系统研究了星形结构中的A、B两嵌段不对称性和臂数对自组装结构稳定性以及稳态结构相变的影响。值得注意的是，我们在结构序列中发现了一种新的穿孔层结构PC，其稳定性在不同嵌段比例以及不同吸引性的条件下表现迥异，而且对臂数的变化非常敏感。 在第一部分工作的基础上，我们对A嵌段体积分数大于0.50的多臂星形嵌段共聚物（臂数为3、9、15或21）在吸引A嵌段的管道中受限自组装做了进一步研究，以A嵌段体积分数以及管道直径为独立变量绘制出较为详细的受限自组装相图。在嵌段比例的维度上，随着嵌段共聚物越来越不对称，二维结构（如层状）逐渐转化为三维结构（如螺旋柱状结构），而穿孔层结构位于二维向三维过渡的位置。在管道直径的维度上，结构随直径增大越来越复杂，特别是穿孔层结构的变化序列。这一全新的相变序列同时表现出了二维结构与三维结构的相变性质。 此外，我们首次用理论计算的方法研究了杂臂星形嵌段共聚物的胶束行为，发现在不同溶液（A选择性溶液或B选择性溶液）以及不同均聚物基体（均聚物A或B）中胶束的结构、形态存在较大差异。特别是胶束壳层中湿刷作用到干刷作用的转变，使得胶束尺寸与臂数之间关系变得非常复杂。