高分子在纳米颗粒表面吸附热力学行为的理论研究【毕业设计】

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1、本科毕业设计（20届）高分子在纳米颗粒表面吸附热力学行为的理论研究2323【摘要】高分子在生产生活中应用广泛，发挥重要作用。和高分子的界面行为有关的应用在日常生活中随处可见，高分子在固体表面的吸附现象是一种高分子界面行为，对其研究具有很大的学术和现实意义。自洽平均场理论是描述高分子相行为最有效和最常用的理论之一。本文将对高分子吸附行为进行全面的阐述，运用高分子自洽场理论，求解自洽方程组进行，分析高分子在纳米颗粒表面吸附热力学行为，说明高分子链构象与吸附层厚度、高分子链排除体积、高分子链链长等的关系。【关键词】高分子；吸附；自洽场；高分子链构象。Abstr

2、act【ABSTRACT】Polymershavefoundwidespreadapplicationsinindustriesaswellasourdailylife,andplayimportantroleinvariousapplications.Theadsorptionofpolymerchainsonsolidsurfacesconstitutesaninterfacialbehaviorofpolymers,andthestudyofsuchphenomenonisofacademicandpracticalinterest.Theself

3、-consistentmean2323fieldtheory(SCMFT)isoneofthemosteffectiveandwidelyusedtheoriesinthestudyofthephasebehaviorsofpolymers.Inthisthesis,byusingtheSCMFTandtheMultigridmethod(MG),theself-consistentequationsaresolvednumericallytostudythethermodynamicsoftheadsorptionofpolymerchainsonto

4、thesurfacesofsolidnano-particles,aimedatelucidatingtherelationshipsbetweenthepolymerchainconformationsandthethicknessoftheboundarylayers,theexcludedvolumeinteractionofpolymerchains,andthechainlength,etc..【KEYWORDS】Polymer;Adsorption;self-consistentfield;chainconformations.目　录1背景综

5、述41.1高分子41.2吸附41.2.1吸附的基本概念41.2.2发生吸附的根本原因42高分子吸附52.1高分子吸附现象52.2高分子吸附的方式52.3高分子吸附的构象52.3.1吸附过程中高分子链构象变化52.3.2高分子链吸附构象形成的影响因素62.4高分子吸附的研究现状72.4.1高分子吸附的理论研究72.4.2高分子吸附的实验研究83自洽场理论103.1自洽平均场理论103.2自洽场方程组1123233.3自洽场方程组的数值求解134自洽场方程组的算法164.1交替方向隐式法164.2多重网格方法（MG）185计算模拟215.1计算高分子高分子在

6、表面吸附后的构象21参考文献22致谢2223231背景综述1.1高分子高分子在自然界广泛存在，无论是生命物质还是现代工业合成材料，从遗传物质、多糖到合成橡胶、合成塑料、合成塑料，高分子极大地扩充了可利用的材料的范围。显而易见，高分子对生产、生活都有极其重要的作用。高分子和其他物质的结合会形成复杂体系，高分子与其他物质接触、混合、吸附即相与相的接触，会对基底和高分子的性质和性能起着关键性的作用。下面以高分子在纳米颗粒表面吸附的热力学行为为研究对象，阐述以自洽场方法并编程求解自洽场方程来分析高分子链的构象。1.2吸附1.2.1吸附的基本概念无论在自然环境中还

7、是在工业生产中，固体材料的生长，都是在固体或晶核的表面上进行的，从一维的晶核开始，逐渐生长为三维固态晶体。所有吸附过程的第一步是吸引外来物质引导到表面上。这种将外来物质束缚在表面的过程就叫做吸附。吸附被分为物理吸附和化学吸附，一般情况下，物理吸附和化学吸附没有严格的界限，经常会有配合发生的情况。被吸附的原子或分子或团块被称为吸附质，吸附发生的物质被称为衬底，也叫基底。从能量的角度来看，吸附过程是放热过程，放热是吸附发生的必要条件。衬底和吸附质之间的相互吸引作用要比吸附质和吸附质之间的相互吸引作用要大得多，所以从衬底上移开吸附质会比较难。1.2.2发生吸附

8、的根本原因固体表面的和内部不仅在结构上有所差别，就连原子间的相互作用力也是有差别