高分子链的表面临界吸附现象的动力学模拟研究

The critical adsorption of copolymer on the surface is simulated using dynamic Monte Carlo method. We study the dependence of the critical adsorption point of copolymer on the copolymer structure. Then we try to reveal the law between the critical adsorption temperature and the copolymer sequence structure, and at last explore the separation of copolymers with the different sequence structure. We will also study the influence of external driving forces on the critical adsorption point, and explore the rapid separation method of copolymer. We study the dependence of the critical adsorption of the copolymer on the surface texture ordered by the hydrophobic and hydrophilic materials. We study competition and cooperation between the polymer structure and surface structure in the process of polymer adsorption. We reveal the new law of the polymer adsorption on the texture surface. The results provide experimental simulation for the establishment and improvement of the copolymer adsorption theory and provide theoretical basis for the design of the surface texture to implement separation and self-cleaning for polymers.

用动力学Monte Carlo 方法模拟共聚高分子在表面的临界吸附，研究共聚高分子在表面吸附的临界点与高分子结构之间的关系，揭示临界吸附温度和共聚高分子序列结构之间的规律，利用这种规律探索分离不同序列结构的共聚高分子的方法。研究外力对共聚高分子临界吸附的影响，探索快速分离的方法。研究亲水疏水材料规则排列的纹理结构表面对共聚高分子临界吸附影响，研究高分子结构与表面结构在高分子吸附过程中的竞争和合作，揭示高分子在纹理结构的表面上吸附的新规律。研究结果为建立和完善共聚高分子吸附理论提供模拟依据，同时为设计不同性质的纹理结构表面实现高分子的分离和自清洁提供理论基础。

本项目采用动力学蒙特卡罗方法模拟研究了高分子链在表面的吸附性质和构象性质，探索高分子序列结构和表面的条纹结构对高分子吸附和动力学行为影响规律。我们建立了模拟高分子在表面上吸附和构象性质的并行计算模型，通过有限尺寸标度方法分析高分子链临界吸附现象。研究了两嵌段共聚高分子链AnBn在表面上接枝端位置不同对吸附和构象性质的影响，掌握共聚高分子链吸附和脱附的临界现象。计算了两嵌段共聚高分子AnBm 的临界吸附温度，从表面的吸附单体数目和构象性质等不同角度分析了其临界吸附点与均聚高分子临界吸附点的一致性。模拟不同序列结构的高分子链(AmBn)r在均质吸附表面上的构象性质和吸附性质，标度不同序列结构的高分子临界吸附温度Tc，掌握Tc与共聚高分子序列结构的关系，揭示了不同序列结构高分子链在表面上吸附/脱附的相图，如周期性多嵌段高分子链和随机多嵌段高分子链，为通过表面吸附分离高分子实验提供一定的理论依据。模拟研究高分子链在周期性条纹图案表面上的临界现象，探索了高分子链临界脱附（或吸附）与条纹的宽度关系。研究发现在纹理表面上高分子链随着温度降低存在三个状态：脱附态、多条纹区域吸附态和单条纹区域吸附态，通过计算无限长链在有限条纹宽度下的相变点，揭示了高分子在纹理表面上脱附/吸附的相图。掌握高分子与表面两者之间的相互竞争和相互合作的关系。我们研究成果对高分子分离、生物传感器方面的潜在应用具有一定科学指导意义。