纳米粒子驱动的复杂聚合物体系在圆柱纳米管中的相行为研究

• 作 者: 韩玉芳
• 出 处: 山西师范大学
• 发表日期: 2015年01期
• 关键词: 聚合物纳米复合材料 嵌段共聚物 纳米粒子 受限 CDS方法

随着纳米科学技术领域的不断扩展和深入，聚合物纳米复合材料的研究已经成为了最富有活力和挑战性的研究热点。通过在复杂聚合物体系中添加粒子或施加表面场等，能够获得许多本体状态下所不具有的新奇的结构，这些结构具有十分重要的潜在应用价值。本文采用基于金兹堡-朗道理论（Ginzburg-Landau Theory）的元胞动力学（CDS）方法，研究了纳米粒子驱动的复杂聚合物体系在圆柱纳米孔中的相行为，系统地探讨了纳米粒子的选择性、浸润强度、浓度对圆柱纳米孔中嵌段共聚物以及嵌段共聚物与均聚物混合体系的畴形貌演化和形成的影响，并对其相分离动力学的机理进行了研究。首先，我们研究了纳米粒子驱动的两嵌段共聚物体系在圆柱纳米管中的相行为。结果发现在在不同圆柱管径受限下，嵌段共聚物的相形貌随纳米粒子的浸润强度和浓度的变化发生了丰富的结构演变，同时我们对发生这种演变的机理进行了阐释。研究结果表明，通过添加纳米粒子为控制软物质的自组装提供了一种新的方法，可以有效地改变体系的相形貌从而应用到有机-无机杂化材料和电子元件的设计与制备中。其次，我们研究了纳米粒子驱动的两嵌段共聚物/均聚物混合体系在圆柱纳米管中的相行为。结果发现在在不同圆柱管径受限下，纳米粒子的加入使得聚合物体系形成了丰富的相形貌。当管长和体相周期相匹配时，垂直层状相转为同心圆柱状结构。当管长和体相周期不匹配时，体系相形貌多由单螺旋和双螺旋结构转为双连通结构。这一结论对制造导电器件有一定指导意义，同时也为改进聚合物材料的理化性质起到了一定的启示作用。从上面的研究我们得出：在复杂聚合物受限体系中添加纳米粒子会使得体系形成各种有序的自组装结构，这在实验上以及工业生产上实现软物质体系有序结构提供了有益的借鉴。