聚合物刷的拓扑结构依赖性研究

Via modeling topological polymer brushes (ring or star), the study on the correlation between the topology of polymer brushes and their properties will be carried out. The LAMMPS will be reprogrammed for topological polymer brushes such as star and ring polymer brushes. For such topological brushes, the scaling law concerning brush heigh, grafted density, knotting and solvent will be discussed and compared to those of linear polymer brushes. various physical properties inside the brushes will be analyzed by taking into account grafted density, chain length and solvent features.

本项目通过建立具有拓扑结构的（环形或星形）聚合物刷分子动力学模型，来研究聚合物刷的拓扑结构和性质之间的关系。改编现有的LAMMPS程序，重点对环形和星形聚合物刷体系进行分子动力学数值计算。分析其与刷子高度、吸附密度、打结程度、溶剂性质的标度依赖关系，把结果和线性聚合物刷结果进行比较；计算分析聚合物的各种物理量与链长、吸附密度、溶剂等之间的关系。

在具有拓扑结构的聚合物链与表面存在相互作用情况下，之前对具有相对复杂拓扑结构的聚合物刷的动力学学模拟仍然很少，各种相互作用如何对此类聚合物刷产生影响，其内在的原因还有待于进一步探明。本项目通过LAMMPS程序包进行改编，构建具有拓扑结构的聚合物刷模型，并进行分子动力学模拟；分析标度规律，如对刷子高度、吸附密度、打结程度、溶剂性质的依赖关系；拓扑结构性质与吸附密度等的依赖关系；横向涨落问题，如横向涨落与纵向拉伸力等。针对的体系有平直表面刷，纳米孔洞刷，拓扑结构选择有线性聚合物刷、星型聚合物刷、环形聚合物刷及其混合结构刷，同时考虑不同环境溶液的影响。研究结果对进一步了解聚合物刷的拓扑依赖性具有重要意义。