Rod-coil嵌段共聚物相分离的动力学理论和模拟
结题报告
批准号:
21174031
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
李卫华
依托单位:
学科分类:
B0309.高分子物理与高分子物理化学
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐玉赐、谢楠、刘美娇
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中文摘要
本项目中我们借鉴描述柔性嵌段共聚物凝聚态分相动力学获得很大成功的含时Ginzburg-Landau理论,发展适合刚-柔嵌段共聚物动力学演化的理论,得到浓度序参量和取向序参量的动力学演化方程,并且寻找高效的数值求解方法。在推导体系的自由能泛函中,将自由能划分为柔性嵌段和刚性嵌段的贡献,再加上Ohta-Kawasaki的长程相互作用贡献。我们结合密度泛函理论中基本测度理论给出的棒状胶体系统的自由能泛函,通过合适的渐进近似,推导出刚性嵌段的自由能泛函。然后利用发展的刚-柔嵌段共聚物体系的动力学演化理论,研究刚-柔嵌段高分子薄膜在大尺度上(0.5-10微米)自组装的动力学,理解取向序参量的耦合对自组装有序化动力学过程的影响;阐明刚-柔嵌段高分子在旋涂、溶剂蒸汽、电场、温度梯度、衬底调控等外部实验条件下凝聚态的演化机制。所发展的理论方法有助于理解共轭高分子链构象、链取向和凝聚态结构之间的耦合。
英文摘要
本项目主要是运用自洽场理论方法(self-consistent field theory, SCFT)和含时Ginzburg-Landau理论(time-dependent Ginzburg-Landau theory, TDGL)方法分别研究了嵌段共聚物自组装的热力学平衡态和动力学,主要取得了一下的研究成果:(1)通过TDGL模拟研究了图案诱导下层状和柱状结构的有序化动力学,揭示了图案诱导下层状和柱状结构的有序化机理;(2)发展了基于异相成核的图案诱导自组装,大幅提高了图案诱导的效率;(3)提出了“为感兴趣的目标结构,设计相应的嵌段共聚物分子结构”的新理念,通过自洽场理论计算证实了该理念的可行性,预测了一系列的单元和二元晶体结构;(4)结合自洽场理论和弦方法计算了层状结构中典型缺陷消亡的最小自由能路径,揭示了dislocation缺陷的稳定性和相分离强度参数χN的重要关系。项目的研究成果在J. Am. Chem. Soc.(1篇)、Phys. Rev. Lett.(1篇)、ACS Macro Lett.(1篇)、Macromolecules(3篇)、Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng.(1篇)、Soft Matter(1篇)等上发表了15篇SCI论文。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Perfectly Ordered Patterns via Corner-Induced Heterogeneous Nucleation of Self-Assembling Block Copolymers Con?ned in Hexagonal Potential Wells
通过角诱导的六角势井中自组装嵌段共聚物的异相成核形成完美有序的图案
DOI:--
发表时间:2015
期刊:Macromolecules
影响因子:5.5
作者:Xie N;Li Weihua;Qiu F;Shi AC
通讯作者:Shi AC
DOI:10.1063/1.4830396
发表时间:2013-11
期刊:The Journal of chemical physics
影响因子:--
作者:N. Xie;Weihua Li;Hong-dong Zhang;F. Qiu;A. Shi
通讯作者:N. Xie;Weihua Li;Hong-dong Zhang;F. Qiu;A. Shi
DOI:10.1103/physrevlett.113.168301
发表时间:2014-10-15
期刊:PHYSICAL REVIEW LETTERS
影响因子:8.6
作者:Li, Weihua;Nealey, Paul F.;Mueller, Marcus
通讯作者:Mueller, Marcus
New strategy of nanolithography via controlled block copolymer self-assembly
通过受控嵌段共聚物自组装的纳米光刻新策略
DOI:10.1039/c2sm26833g
发表时间:2013-01-01
期刊:SOFT MATTER
影响因子:3.4
作者:Xie, Nan;Li, Weihua;Shi, An-Chang
通讯作者:Shi, An-Chang
DOI:10.1021/mz500445v
发表时间:2014-09
期刊:ACS macro letters
影响因子:5.8
作者:N. Xie;Weihua Li;F. Qiu;A. Shi
通讯作者:N. Xie;Weihua Li;F. Qiu;A. Shi
聚合物微相结构设计及其材料力学性能的调控
  • 批准号:
    22333002
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    230万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    李卫华
  • 依托单位:
嵌段共聚物分相纳米结构的分子设计
  • 批准号:
    21925301
  • 项目类别:
    国家杰出青年科学基金
  • 资助金额:
    400万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    李卫华
  • 依托单位:
嵌段共聚物体系中缺陷产生和消亡的机理研究
  • 批准号:
    21774025
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    67.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    李卫华
  • 依托单位:
探索嵌段共聚物分子结构的设计原理——制备非传统相结构
  • 批准号:
    21574026
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    李卫华
  • 依托单位:
多嵌段共聚物的自组装和对其形成的复杂结构的调控
  • 批准号:
    20974026
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    34.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    李卫华
  • 依托单位:
嵌段共聚物在软受限和刚性受限下的自组装行为
  • 批准号:
    20704010
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    李卫华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金