嵌段共聚物多级自组装的多尺度模拟

发展并利用多尺度计算机模拟方法，研究了嵌段共聚物多级自组装结构及演化过程。我们发现，可以利用嵌段共聚物在稀溶液中自组装产生非中心对称的胶束，以胶束为基础可以进一步自组装生成胶束自组装高级结构。从嵌段共聚物链微观结构出发，我们结合实验中获得的溶解自由能数据，构建了多嵌段共聚物的粗粒化模型。通过调节嵌段数目、链长、组分比例、溶剂环境等，可以发现在特定条件下，嵌段共聚物会自组装形成具有不同对称结构的补丁粒子。进一步通过热力学及几何分析，我们获取了补丁粒子之间非中心相互作用的势函数；利用获取的势函数，在介观尺度上研究了补丁粒子的多级自组装。我们的模型不但重现了实验中业已发现的补丁粒子螺旋结构聚集体，而且还给出了不同表面覆盖率下补丁粒子其它自组装结构。利用我们建议的嵌段共聚物多级自组装多尺度模拟模型，可以有效地研究复杂结构聚合物体系多级结构的生成及演化规律。这些信息将为控制嵌段共聚物多级自组装结构及多尺度功能材料的研究提供可靠的理论帮助。