聚电解质在带电表面吸附和接枝热力学行为的理论研究

本项目拟运用连续相高分子自冾场理论通过数值求解自冾方程组研究电解质溶液中不同几何形状的聚电解质刷子之间的相互作用力以及带相反电荷的高分子链同时在浸没于聚电解质溶液中两个带电胶体颗粒表面上吸附而产生的"高分子桥联"效应, 揭示聚电解质刷子之间的相互作用力和互相穿透深度以及"高分子桥联"效应随聚电解质特征参数和外在因素变化的规律, 阐明空间位阻效应、静电作用、反离子的熵效应和高分子链弹性这几大因素对刷子之间的相互作用力和互穿深度以及"高分子桥联"效应的影响机理, 为实验制备高效抗凝絮和表面具备高度润滑性的聚电解质刷子奠定坚实的理论基础。通过运用多重网格方法高效快速数值求解自冾方程组中的修正型扩散方程以及泊松-玻尔兹曼方程，本项目将多组份不相容带弱电的聚电解质体系的连续相自冾场理论拓展到二维和三维空间以便研究更多有意义的物理问题。

我们按照自然科学基金项目任务书的要求，将到目前为止基本上仅局限于处理一维空间物理问题的带电高分子自冾场理论拓展到二维物理空间，运用多重网格数值计算方法，进行了带电高分子自冾场理论数值计算，对两个二维平板聚电解质刷子之间的相互作用/相互穿透以及聚电解质在两个无穷长方柱表面吸附而产生的“高分子桥联”效应这两个科学问题进行了系统研究。我们的系统研究揭示了聚电解质刷子之间的相互作用/相互穿透深度/刷子高度以及“高分子桥联”效应随聚电解质特征参数和外在条件变化的规律，阐明了空间位阻效应、静电作用、短程范德华力、反离子的熵效应和高分子链弹性等因素对聚电解质刷子之间的相互作用/相互穿透深度以及“高分子桥联”效应的影响机理。通过本项目研究， 我们对其中的物理本质有了较深刻地认识，比较好地完成了基金项目的任务目标。本项目研究也是诸多试图解决聚电解质理论这一重大且悬而未决的高分子物理问题中的一个很小的但是很有意义的尝试。