纳米复合体系中纳米棒的分散行为与高分子链的构型研究
本文采用了分子动力学（MD）模拟方法研究了聚合物熔体中纳米棒的分布和取向行为。当高分子链与纳米棒间的相互作用较弱时，纳米棒趋向于直接接触的聚集状态，这对于改善纳米复合材料的力学性能而言是非常不利的。逐渐增强高分子链与纳米棒间相互作用时，观察到纳米棒呈现不同的分散状态。在中等相互作用下，纳米棒的分散状态良好，且均匀分散在高分子基体当中，在相互作用较强时，纳米棒呈现出桥接的状态。逐渐提高链的刚性后，纳米棒的分散程度略有提高。当向体系施加固定方向的剪切场时，随着剪切场达到一定强度后纳米棒的分散程度才有明显提高，同时纳米棒的取向也有一定程度的改善。我们观察到在适当的链刚性和剪切场的共同作用下，纳米棒不仅分散状态良好，而且取向分布也呈现出一定的规律。 此外，还讨论了不同相互作用下，纳米棒表面线形和环状聚合物的分布。在聚合物与纳米棒的强相互作用下，随着聚合物链刚性的增强，纳米棒表面的聚合物链排列更加有序且紧密。同时，相互作用较强时，纳米棒的界面区域被半刚性的聚合物链占据，半刚性分子链紧紧包裹在纳米棒上，导致柔性聚合物很难与纳米棒直接接触。对于具有闭合拓扑结构的环形高分子链，当相互作用较弱，半刚性的环形高分子链与纳米棒形成了嵌套的自组装模型。在纳米棒的界面区域，只有少量线形聚合物吸附在纳米棒表面，而半刚性环状聚合物链优先占据纳米棒的界面区域。因此选择性吸附行为与高分子链的拓扑结构也有关。这些结果为设计优良性能的复合材料提供了有效的见解，也在一定程度上为理论和实验研究提供了一些有价值的参考数据。
纳米复合体系;纳米棒;分散行;高分子链
温州大学
硕士
凝聚态物理
何林李
2021
中文
TB383
2022-07-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）