单链高分子构象的非格子 Monte Carlo 模拟

采用一种非格子 Monte Carlo 模拟方法对描述单链高分子链构象变化的2个物理量进行了数值模拟.通过计算,研究了单链高分子的均方回转半径、均方末端距以及末端距向量自相关函数随时间的演化过程.结果显示,当高分子链处于平衡状态时,其均方末端距平均值与均方回转半径平均值的比值为6.23,与理论结果吻合较好.进而又研究了单链高分子的弛豫过程, 给出了末端距向量自相关函数的弛豫时间.     

星型共聚高分子构象的Monte-Carlo模拟

采用非格子Monte-Carlo模拟方法对星型共聚高分子的回转半径、均方回转半径、构象和能量等随时间的演化过程进行了模拟研究,并进一步分析讨论了分支数目、分支聚合度以及分支末端链单元间相互作用对星型共聚高分子驰豫过程及其聚集态结构的影响.结果表明,稳定状态下的星型聚合物可以呈现瓜型构象.所得结果可为星型共聚高分子性质的研究提供线索.     

高分子链构象的无规自避行走模型

本工作将Monte Carlo方法应用到无规自避行走模型,处理了方盒、方管和平板间隙中的高分子链构象问题,计算了均方末端距和均方回转半径,和简单无规行走链的结果进行了比较。     

二元混合高分子刷溶剂响应特性的分子机制——密度泛函理论

采用加权密度近似密度泛函理论研究了二元混合接枝高分子刷在不同性质溶剂诱导下的垂直相分离情况。计算发现,对于具有一定相容性的等链长和等链节间相互作用能的二元混合接枝高分子刷,在非选择性溶剂中,不良溶剂使得高分子刷收缩,良溶剂使得高分子刷溶胀,但不会发生垂直的相分离;在选择性溶剂中,混合高分子刷可以在溶剂诱导下发生垂直相分离,亲溶剂的高分子链出现在高分子刷的表层,憎溶剂的高分子链蜷曲于高分子刷的底层,接枝高分子刷表现为亲溶剂性质;溶剂的选择性越大,两种接枝高分子链的相容性越差,越容易分层。     

高分子链构象与纳米颗粒尺寸的关系

用蒙特卡罗方法研究了吸附在纳米颗粒表面的高分子链,计算了高分子链的均方回转半径R_G~2,研究了R_G~2与高分子链-纳米颗粒相互作用强度ε_(pn)、纳米颗粒直径σn的关系,结果发现R_G~2严重地依赖于σ_n和ε_(pn),并且存在一个临界高分子链-纳米颗粒相互作用强度ε_(pn)*.当ε_(pn)ε_(pn)*时,R_G~2几乎不受纳米颗粒的影响;当ε_(pn)ε_(pn)*时,R_G~2随εpn的增加而减小并趋于稳定;当ε_(pn)足够大时,R_G~2随σ_n的增加先减后增.     

高分子液滴碰撞的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学模拟了剪切流中两个变形的高分子液滴相互碰撞过程.高分子液滴由多根有限拉伸非线性弹性珠簧链(FENE链)构成.研究了碰撞分离和碰撞聚合两种情形.讨论了由于剪切流导致的液滴自扩散现象.除了Ca与粘性比之外,液滴之间的界面张力系数对于两个液滴碰撞后聚合或者分离过程有重要的影响.当液滴之间存在界面张力,一定条件下可形成复合液滴.剪切流条件下,组成复合液滴的两个子液滴会出现相互翻滚现象.     

不同pH环境下二价离子对聚电解质链的影响

基于郎之万动力学方法,研究了不同pH环境下二价反离子对半柔性聚电解质链构象变化的影响。聚电解质用粗粒度的珠簧模型表示,在pH-pK>0时,回转半径几乎不变,随着pH-pK值的降低,聚电解质链的回转半径减小并且逐渐发生了缩合。在实验中,通过改变Mg2+介导下DNA溶液的pH环境,对DNA进行了原子力显微镜扫描成像,发现DNA在中性和弱酸性环境中保持自由松散状态,当pH降低到4以下,即酸性变强时DNA逐步缩合成球状并达到稳定,这一结果与模拟结果一致。     

两嵌段共聚物在本体中自组装的耗散粒子动力学模拟研究

采用耗散粒子动力学(Dissipative particle dynamics,DPD)方法研究了线形两嵌段共聚物在本体中的自组装。通过改变两嵌段共聚物之间的比例、相互作用参数以及盒子的大小来研究对自组装结构的影响。这些模拟结果不仅与理论预测和实验结果相一致,而且证明了耗散粒子动力学方法是一种非常适合研究嵌段共聚物自组装行为的重要方法。     

稀溶液中线形DNA分子链结构及扩散的布朗动力学模拟

通过构建全参数化的珠一弹簧分子链模型,并运用一种高效稳定的半隐式预测-校验积分算法求解描述稀溶液中DNA分子链结构演化的随机动力学方程组,系统研究了体积排斥作用、有限伸长弹性作用和涨落流体动力学作用对分子链的回旋半径、质心扩散系数以及相应标度指数的影响.模拟结果能够验证良溶剂中分子链Zimm模型的标度规律,并揭示出3种...     

高分子链动态行为的Monte Carlo模拟

运用Monte Carlo方法对线型高分子链格点模型进行模拟, 研究了高分子链的动态行为随体系内组分间相互作用能的变化情况. 讨论了随着溶剂分子与高分子链段间的相互作用能ε_PS 与高分子链段间的相互作用能ε_PP 的增大, 链动力学物理量g_cm(t), g_m(t), g_e(t)和g_r(t)的变化情况. 结果显示,ε_PP对高分子链的动态行为较ε_PS影响较小, 但体系缠结的特征不完全取决于ε_PS和ε_PP的变化, 主要受体系链长度的影响.     

无规聚丙烯链的柔性和温度特性

用改进的旋转异构态模型和计算方法 ,研究聚丙烯链均方回转半径〈S2 〉与分子量 M的关系 ,经计算 (〈S2 〉/M) 0 .5为 0 .0 3 3 7nm· ( mol/g) 0 .5,均方回转半径的温度系数为 -0 .3 5×1 0 - 3 /(°) ,与实验值符合     

平衡态与非平衡态分子溶剂化自由能的计算效率比较

着眼于13个中性氨基酸侧链类似物在水中的溶剂化自由能的计算,来比较两种计算自由能的平衡态动力学模拟和非平衡态动力学模拟方法在高性能计算机上的表现.研究发现,利用非平衡态动力学模拟来计算自由能除了在准确度上和平衡态动力学模拟的计算一致之外,在计算效率和实际所需时间上,非平衡方法计算效率更高,实际所需时间更少.     

Monte Carlo模拟研究聚合诱导高分子自组装

使用Monte Carlo单格点模型模拟研究活性聚合的动力学过程,在聚合反应的同时,观察高分子在溶液中的自组装相行为.通过统计模拟聚合反应过程中的单体转化率、聚合物分子量、分子量分布等信息,证明聚合反应是可控的活性聚合.在聚合反应中,通过调控聚合反应概率、链段与溶剂之间的相容性等参数,观察到诱导组装形成的球状和柱状胶束.模拟研究验证了实验中观察到的聚合诱导自组装现象,揭示了聚合诱导自组装的动力学过程.研究结果证明,文中所建立的单格点Monte Carlo模拟方法,可以应用于研究聚合诱导高分子自组装相行为.     

Monte Carlo模拟研究聚合诱导高分子自组装

使用Monte Carlo单格点模型模拟研究活性聚合的动力学过程,在聚合反应的同时,观察高分子在溶液中的自组装相行为.通过统计模拟聚合反应过程中的单体转化率、聚合物分子量、分子量分布等信息,证明聚合反应是可控的活性聚合.在聚合反应中,通过调控聚合反应概率、链段与溶剂之间的相容性等参数,观察到诱导组装形成的球状和柱状胶束.模拟研究验证了实验中观察到的聚合诱导自组装现象,揭示了聚合诱导自组装的动力学过程.研究结果证明,文中所建立的单格点Monte Carlo模拟方法,可以应用于研究聚合诱导高分子自组装相行为.     

小分子溶剂与液晶高分子相平衡理论研究（I）

从热力学角度研究了小分子溶剂与高分子混合体系的溶液－－液晶相平衡性质。研究发现，高分子链越长，形成液晶的极阴浓度越小；当高边节小于４．２时，体系不可能形成液晶。     

高分子环行链在界面上吸附的Monte Carlo模拟

用Monte Carlo方法模拟了高分子环形链在界面上的吸附情况,得到不同吸附层里的构象数量(最大链长为N=19)和链原子数量(最大链长为N=13).计算了均方根吸附层厚度和平均吸附层厚度,研究表明,在同一吸附层里,其构象数量和链原子数量均随链长的增加呈增大趋势;链长一定时,随着吸附层递增,所含链原子数量呈递减趋势;均方根吸附层厚度和平均吸附层厚度均随链长的增加呈增大趋势.     

对称聚硅氧烷链温度系数的理论研究

利用Flory的构象统计理论和改进的大侧基 旋转异构态模型方法,推导了对称双取代基链均方回转半径特征比〈S2〉/2xl2和温度系数d(ln〈S2〉)/dT公式,可以研究聚硅氧烷链的柔性及温度特性.根据聚二甲基硅氧烷链(PDMS)特征比与链长x关系和均方回转半径与温度T关系的公式,计算得到PDMS长链特征比和温度系数分别为1.086和0.76×10-3deg-1,与实验值分别为1.07和0.51×10-3～0.78×10-3deg-1范围符合.结构式为 [Si(C2H5)2O]x 和 [Si(C2H7)2O]x 的聚硅氧烷链具有比PDMS更大的特征比,因此它们的柔顺性相对变弱.     

托卡马克等离子体中电子温度梯度不稳定性的粒子模拟研究

用粒子模拟方法求解在环形等离子体中静电电子温度梯度模的回旋动力学方程。采用了四阶变步长积分格式,使计算省时、简便;并且给出了模的最大增长率与电子温度梯度参数ηe和R／LTe的变化关系。与有关的实验进行了比较,数值结果接近实验测量值。     

微通道中液滴的耗散粒子动力学模拟

利用耗散粒子动力学（DPD）对三维微通道中的液滴动力学进行了研究．通过提高两种流体之间的保守力系数获得不互溶的两种流体,并分析了相应的Flory—Huggins模型中的X参数．DPD计算所获得的表面张力与Groot等给出的理论公式相符合．计算采用消息传递并行计算技术（MPI）,计算过程模拟了高分子液滴穿过突扩突缩通道时的形态变化．计算结果表明,不同尺寸的高分子液滴穿过微通道所需要的时间不同,随着液滴直径与通道高度比值的增加,所需时间单调上升,但上升的趋势逐渐减缓．     

三元自缩合乙烯基聚合体系回转半径的Monte Carol模拟

利用Monte Carlo模拟方法研究了三元自缩合乙烯基聚合反应中超支化高分子的二次回转半径在反应过程中的变化情况.在模拟中,重点考察了2类活性基团的反应活性、引发单体的数量分数、引发核的配比及其官能团数等对超支化高分子二次回转半径的影响.结果表明,这些因素对2类超支化高分子的尺度有着显著影响,因而可以通过调节相应的反应参数对超支化高分子的结构和平均尺度等相关特征予以调控.