蝌蚪型嵌段共聚物的耗散粒子动力学模拟.pdf

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1、第33卷第3期宁夏大学学报(自然科学版)2012年9月VoI．33NO．3JournalofNingxiaUniversity(NaturalScienceEdition)Sep．2012文章编号：0253—2328(2012)O3—0247—03蝌蚪型嵌段共聚物的耗散粒子动力学模拟刘英涛，王鑫，杨洋(宁夏大学化学化工学院，宁夏银川750021)摘要：利用耗散粒子动力学模拟方法研究了二维蝌蚪型嵌段共聚物的微观相分离，得到了相形貌与蝌蚪型嵌段共聚物尺寸的依赖关系．通过计算结构因子，对相图的结构进行了

2、分析．模拟结果揭示了本体中影响蝌蚪型嵌段共聚物微观相分离的主要因素．关键词：微观相分离；耗散粒子动力学模拟；蝌蚪型嵌段共聚物分类号：(中图)O641；O631文献标志码：A嵌段共聚物可经自组装形成多种有序的微观纳d一—dt一’米结构，因此一直受到理论及实验化学家的高度重视[1]．通过改变嵌段共聚物结构的办法可以获得==：，多种规整相形貌．嵌段共聚物通过适当的修饰能够出”’表现出特异的力学、流变学以及光学性质[3]．许多作用到粒子上的力包括3部分，它们都是相互具有规则结构和特殊功能的嵌段共聚物已经被

3、合成作用力：出来_9，并在纺织、自动化和纳米等工业领域中一∑(++两)，扮演着重要的角色．各种不同拓扑结构嵌段共聚物j≠i的相继合成，使得嵌段共聚物的物理性能变得越来一口(1一)e—o，越丰富，应用范围也变得越来越广泛，F一一rw。(r)(·)e”研究方法与模型构建F；一删(r)0e。o，当嵌段共聚物强吸附在固体表面上，其结构和式中：保守力F是一个作用在相互作用的粒子连线行为可以被认为是二维的．本文在二维空间下，应用上的软作用力为粒子i和J之间的最大排斥力耗散粒子动力学(dissipativepa

4、rticledynamics，—ro——rj，r一ll，e—q一／耗散力和随DPD)[1卜¨]研究了蝌蚪型嵌段共聚物的微观相形貌与分子链尺寸的相互依赖关系．在模拟软物质方面，机力F分别起着消耗和补偿热量的作用；ct，。和CO耗散粒子动力学是一种非常有效的方法，已经成功为依赖于r的权重函数，它们分别描述了2个力随着地应用到线型_1、环型[1。]以及星型[1嵌段共聚粒子间距离增加时的衰减情况；为具有高斯分布物的微观相分离的研究．并且具有单位方差的随机数．Espanol和Warren_1。。认为耗散力和

5、随机力必须遵循涨落-耗散理论，也就是W。(r，)一[(r)]，口一2豫BT，因此体系符合正则的平衡分布．在模拟中，积分步长t一5．0×10～，体系的温度控制在kT一1．蝌蚪型嵌段共聚物是由一条环型均聚物连着一条线型均聚物构成．粒子间弹簧力的作用形式为F一一C—r弹性系数C=4．图1给图1蝌蚪型嵌段共聚物的示意图出了蝌蚪型嵌段共聚物的示意图，其中环状部分代在DPD方法中，所有相互作用的粒子的运动遵表蝌蚪型嵌段共聚物的头(用H表示)，线状部分代循牛顿力学方程⋯]：表它的尾(用T表示)．模拟是在一个10

6、0×lO0的盒收稿日期：2011-09-22基金项目：宁夏自然科学基金联合资助项目(NZll05)；宁夏大学科学研究基金重点资助项目(NDZR10—14)作者简介：刘英涛(1979一)，男，讲师，博士，主要从事高分子计算机模拟，(电子信箱)liuyingtao2004@126．eom．第3期刘英涛等：蝌蚪型嵌段共聚物的耗散粒子动力学模拟249philicbackboneandhydrophobicsidechains口]．Macromol—参考文献：eeules，2000，33(3)：814_81

7、9．[1]BUCKNALLDG，ANDERSONHL．Polymersget[1O]HUANGJ，LIZY，xUXW，eta1．Preparationoforganized[J]．Science，2003，302：1904—1905．novelpoly(ethyleneoxide-co—glycido1)一graft-poly(e—r2]MArSENMW，SCHICKiV[Stableandunstablephasescaprolactone)copolymersandinclusioncompl

8、exationofadiblockeopolymermelt[J]．PhyRevLett，1994，72ofthegraftedchainswithcyclodextrin[J]．JPolym(16)：2660-2663．SciPartA：PolymChem，2006，44(11)：3684—3691．[3]ANTONIETTIM，aADJ，THIIN卧ANN八Poly—[11]GR0OTRD，wARRENPB．Dissipativeparticledy—electrolyte-s