高分子在纳米颗粒表面吸附热力学行为的理论研究【开题报告】

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1、毕业论文开题报告应用物理高分子在纳米颗粒表面吸附热力学行为的理论研究一、选题的背景与意义人们生产生活的方方面面都离不开高分子材料，在溶胶中加入高分子材料时，能改变溶胶原有的稳定性、胶粒分布等形状。溶胶中的高分子链会在胶粒（纳米颗粒）表面吸附，并在胶粒周围呈现不同构象、不同密度，从而破坏胶粒之间的范德华力，从而有效防止胶粒与胶粒结合，发生絮沉。这对加强溶胶溶液的稳定性具有非常重要的现实意义。高分子具的长链分子特征，这使高分子体系通常表现出其特有的复杂性，高分子链存在复杂的构型，如线型、星型、梳型、环形等；高分子链还

2、因其共聚合方式及单体组分数不同而形成不同的共聚高分子链，两嵌段、三嵌段、无规共聚高分子等；高分子具有很大的内自由度。综上原因其链内和链间的复杂相互作用使得具有不同构型的大分子自组装形成丰富的相分离形态。显然，要从理论上把握如此复杂体系的相行为具有巨大挑战。论文将采用自洽平均场理论描述嵌段共聚物相行为，自洽平均场理论（self-consistentmeanfieldtheory,SCMFT）简称自洽场理论（SCFT）是描述嵌段共聚物相行为最有效和最常用的理论之一，是目前平均场层次上，最为精确、系统、完整的理论。它不

3、仅能够考虑高分子链的构象，提供链段密度的空间分布，相结构等热力学信息，还具有数学表述上的完美性。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题1、溶液中胶体的聚集方式以及影响因素2、高分子聚合物的特性以及其吸附与纳米粒子的热力学行为3、高分子自洽场理论，通过编写计算机程序求解自洽方程组进行计算机数值模拟，分析高分子在纳米颗粒表面吸附热力学行为。4、运用多重网格方法通过编写计算机程序进行数值模拟，分析高分子在纳米颗粒表面上的吸附，计算高分子链构象中成尾巴和成环圈的比例。创新点：通过计算机程序模拟，运用多重网格方法和自洽场理论

4、，通过方程求解和数值模拟，研究高分子在纳米颗粒表面吸附热力学行为并讨论其影响。三、研究的方法与技术路线1、理论及方法：高分子自洽场理论、多重网格法2、技术路线：高分子自洽场理论的引进和运用，通过引入辅助场，把本来复杂的多体作用转化为链节与辅助场之问的相互作用。这样的辅助场是由体系中所有的链节的分布决定，而辅助场又影响着链节的分布，这种互相影响的关系，在数学上表现为自洽方程组。使用自洽场来求解嵌段共聚物高分子微相结构，首先能够得到体系配分函数的表达式，由此可以知道自由能的表达式，再对自由能采用鞍点近似，得到一组方程

5、。对这组方程进行自洽求解，便可以得到系统的平衡态微结构。从而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、高分子链链长等关系。运用多重网格方法可提高计算效率和计算速度，通过编写计算机程序进行数值模拟，分析高分子在纳米颗粒表面上的吸附，计算高分子链构象中成尾巴和成环圈的比例，阐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四、研究的总体安排与进度起止日期主要研究内容2010.10~2010.12查阅资料，确定题目，确定初步研究方案；2011.01~201

6、1.03根据既定方案，计算推导，编程实验，根据实际情况改善研究方案2011.04~2011.05撰写研究论文和总结报告，填写结题表2011.06~参加结题答辩五、主要参考文献1.MatsenM.W.,J.Phys.Condens.Matter14,R21(2002).2.杨玉良;邱枫;唐萍;张红东.中国科学(B辑：化学)，49,21(2006).3.ScheutjensJ.M.H.M.FleerG.J.,J.Phys.Chem.83,1619(1979).4.YangS.,YanD.D.,ShiA-C.,Macr

7、omolecules,39,4168(2006).