在聚合物融中植入的纳米粒子之间的有效相互作用:具有挑战性的全尺寸模拟,纠的效应和集群的形态

科学领域:

• 聚合物物理 聚合物物理
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 计算化学的计算化学

背景情况:

• 了解聚合物矩阵内的纳米粒子相互作用对于设计先进材料至关重要.
• 纠的聚合物融会由于链接和拓约束而呈现复杂的环境.

研究的目的:

• 为了研究纠聚合物融中的纳米粒子 (NP) 之间的平均力 (PMF) 的有效潜力.
• 分析NP接种密度,链长和聚合物-NP亲和力对NP相互作用的影响.
• 为了评估模拟大型NP系统的粗粒度模型.

主要方法:

• 使用了扩展的滑动弹模型,并明确移植了聚合物链.
• 计算了嵌入纳米粒子之间的平均力 (PMF) 的潜力.
• 将粗粒度PMF模拟与全尺度滑弹模拟进行比较.
• 在不同的条件下探索纳米粒子相位图.

主要成果:

• 在隔离链长度上,纠和非纠系统之间达成一致的集成平均PMF.
• 在纠系统中观察到PMF的显著试验对试验的变化.
• 粗粒度模型稳定地捕获了集群大小,但在详细的集群结构中显示了差异.
• 在透和散的NP状态之间重现过渡.
• 纠系统中的PMF变异性影响相位过渡线,并限制观察到的集群大小.

结论:

• 在纠的融中移植的聚合物链引入了纳米粒子相互作用的显著变化.
• 基于双体PMF的粗粒度模型对于大规模模拟是有效的,但可能需要多体相互作用以获得详细的结构准确性.
• 纳米粒子自我组装和相位行为对聚合物纠效应和表面相互作用敏感.