[發(fā)明專利]一種耗散粒子動(dòng)力學(xué)研究Janus納米球界面排列的模型構(gòu)建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810341959.X
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108520156B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周永祥;郭洪霞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所;中國科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

本發(fā)明公開了一種耗散粒子動(dòng)力學(xué)研究Janus納米球界面排列的模型構(gòu)建方法。通過本發(fā)明所述的含有Janus納米球的不相容高分子三元共混體系的耗散粒子動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建方法，可以搭建研究Janus納米球的對稱性以及表面化學(xué)性質(zhì)對其界面排列及界面性質(zhì)影響的耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬的模型。利用這個(gè)模型研究三種分界面不同的Janus納米球，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對稱的Janus納米球的界面排列更加有序，并且無序?有序轉(zhuǎn)變點(diǎn)發(fā)生的更早。此外，對稱的Janus納米球降低界面張力的能力更強(qiáng)，具有更優(yōu)異的增容效果。還有，當(dāng)Janus納米球與高分子之間的親和程度越高，其界面排列也更加有序。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)分子模擬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耗散粒子動(dòng)力學(xué)研究Janus納米球界面排列的模型構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

近些年，新型含有Janus納米球的不相容高分子界面成為新的研究熱點(diǎn)，以其廣泛的應(yīng)用價(jià)值和奇特的界面性質(zhì)引起了實(shí)驗(yàn)、理論和模擬研究的廣泛關(guān)注。這種新型的界面系統(tǒng)與常見的含有嵌段共聚物的不相容高分子界面有著本質(zhì)的不同，以界面吸附對界面排列和界面性質(zhì)的影響為例，二者的差別大約有三點(diǎn)：1.吸附的Janus在界面上的熱力學(xué)狀態(tài)不同：平衡態(tài)下，在低含量時(shí)，嵌段共聚物吸附在不相容的高分子界面上，而在高含量時(shí)，其在界面上也無法形成有序結(jié)構(gòu)，而繼續(xù)增加嵌段共聚物的話，則體系會由宏觀相分離轉(zhuǎn)變成雙連續(xù)微乳，界面也由平整變成彎曲。與之相反，在低含量時(shí)，Janus納米球吸附在界面上，形成無序結(jié)構(gòu)。在高含量時(shí)，Janus納米球會形成有序的六角結(jié)構(gòu)。繼續(xù)增加Janus納米球的話，那么Janus納米球會從界面上解吸附下來，界面仍然保持平整。2.與添加嵌段共聚物的界面相比，含有Janus納米球的界面剛性更強(qiáng)，彎曲模量更高，高一個(gè)數(shù)量級。3.含有Janus納米球的界面有利于研究Janus的對稱性和表面性質(zhì)對界面排列和界面性質(zhì)的影響。綜合這些特殊的界面性質(zhì)，Janus納米球的對稱性和表面性質(zhì)在不相容高分子界面上的排列行為與對界面性質(zhì)的影響將具有一個(gè)完全不同的微觀機(jī)制，也向研究人員提出了新的挑戰(zhàn)。此外，結(jié)合Janus納米球的力學(xué)、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，也使得這一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)極具工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

盡管在過去十年間，有很多關(guān)于Janus納米球?qū)Σ幌嗳莞叻肿庸不祗w系結(jié)構(gòu)和性能的實(shí)驗(yàn)以及理論研究，但是Janus納米球?qū)ζ浣缑嫘再|(zhì)的影響還是不清楚。例如，Janus納米球的對稱性和表面性質(zhì)對界面排列(如六角有序度)以及界面性質(zhì)(如界面張力和彎曲模量)的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種耗散粒子動(dòng)力學(xué)研究Janus納米球界面排列的模型構(gòu)建方法。

本發(fā)明提供判斷Janus納米球在不相容高分子界面排列方式的方法，包括如下步驟：

a)構(gòu)建高分子A模型；

b)構(gòu)建高分子B模型；

c)構(gòu)建Janus納米球模型；

所述Janus納米球模型由高分子p和高分子q組成，且所述高分子p和高分子q均由DPD珠子構(gòu)成；所述高分子p和高分子q中所含DPD珠子的個(gè)數(shù)相同或不同；

d)設(shè)置所述高分子A、高分子B和Janus納米球中高分子p和高分子q之間的相互作用參數(shù)；

e)構(gòu)建含有兩個(gè)真空界面的體系；

f)向步驟e所得體系的界面上放入Janus納米球，當(dāng)體系的能量和壓強(qiáng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，通過判斷六角有序參數(shù)的數(shù)值，即可得出所述Janus納米球在不相容高分子界面排列方式為無序或有序狀態(tài)；

所述六角有序參數(shù)為0，代表所述Janus納米球在不相容高分子界面排列方式為完全無序；

所述六角有序參數(shù)為1，代表所述Janus納米球在不相容高分子界面排列方式為六角有序。

上述方法中，所述高分子A為10個(gè)DPD球型粒子；所述高分子A內(nèi)相鄰珠子之間由諧振勢連接；