可压缩嵌段共聚物熔体相行为自洽场理论的研究

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1、中文摘要由于嵌段共聚物可以自组装形成纳米尺度的周期结构，无论在实验上还是在理论上都引起广泛关注。其中两嵌段共聚物是理解嵌段共聚物相行为最简单的模型，它能够形成稳定的层状相、柱状相、球状相以及双连通相。在众多研究理论中，自洽场理论是研究聚合物体系相行为的有效理论方法，它把多体问题转化成单体问题来处理。基于粗粒化模型，自洽场理论能够方便地考察聚合物链结构，给出链的构象信息，特别适合研究嵌段共聚物体系平衡态的相行为。本论文内容包括发展自洽场理论方法，并利用该理论对双嵌段共聚物体系的相行为进行研究。基于以上目的，在本论文的第一章中

2、我们对聚合物体系和自洽场理论的框架作简要的介绍。本论文第二章中，我们在高斯链模型的基础上，详细推导了一套自洽场方程组。自洽场理论依赖于数值计算，并且由于倒空间方法能方便的表征体系的对称性，因此我们利用此方法精确计算了当zN=16时的双嵌段共聚物熔体体系的平均场相图，计算结果和Matsen早期的计算结果相符。本论文第三章中，我们研究了受限于纳米球内的双嵌段共聚物熔体的相行为及其界面性质。首先在高斯链模型基础上推导了一组受限体系在球坐标系下的平均场方程。为了降低数值计算的复杂程度，加快计算的速度，我们通过比较优选最佳算法及采用

3、并行计算，得到了同心球层结构每一层厚度随孑L径的变化。其结果可与用蒙特卡洛模拟得到的结果进行比较。本论文第四章中，我们研究了可压条件下双嵌段共聚物熔体的相行为。我们引入N／K来表示可压缩参数，首先分别精确计算了一维情况下当N／x=5和N／lc--50时体系自由能随zN的变化曲线；随后，计算了三维情况下当Ⅳ／r不同时，各个介观相的相区随．无的改变，证明了当N／Ic趋于无穷大时，体系相图趋向于不可压缩条件下的结果。关键词自洽场理论双嵌段共聚物相形为受限AbstractBlockcopolymershavereceivedcon

4、siderableattention，bothexperimentallyandtheoretically,duetotheirabilitytoself-assembleintoavarietyoforderedstructureswithdomainsizesinthenanometerrange．Thediblockcopolymersmeltisthesimplestmodeltothestudyofthephasebehaviorofblockcopolymers，anditCanformequilibriums

5、tructuressuchaslamellae，cylinders，spheresandthedoublegyroid．Theself-consistentfieldtheory(SCFT)isalleffectivelytheoreticalapproachforthestudyofpolymersystems．BasedonthecoaEse．grainedmodel，SCFTCallconvenientlytakethearchitecturesofpolymerchainsintoaccount，provideth

6、einformationaboutthepolymerconformations，andespeciallyadapttostudythephasebehaviorofdiblockcopolymers．Inthispaper，wedevelopthetheoreticalapproachofSCFTanduseittostudythephasebehaviorofdiblockcopolymers．Forthesepurposes，weintroducedthebackgroundofblockcopolymersand

7、theframeworkofSCFTinChapterOne．InChapterTwo，wederivedasetofmeanfieldequationsbasedOnthestandardGaussianchainmodel．SCFTforblockcopolymersreliesonnumericalcomputations，andbecausethereciprocal—spacemethodisfacileincharacterizingthesymmetryofthesystem，weusethismethodt

8、oconstructaphasediagramoftheequilibriummorphologywhenZN=16，andtheresultsareconsistentwiththeearlyworkofMatsen．·InChapterThree，westudiedthephasebehaviora