末端带电聚电解质刷对外加电场响应的模拟研究

摘要

在这篇文章中，我们采用 Langevin动力学（LD）模拟的方法，研究了在良性溶剂中，带电聚电解质刷对外加电场的响应,计算总电场分布、作用在带电单体的电场力大小及其分布规律。
　　我们分别对较低接枝密度和较高接枝密度的聚电解质刷在不同的外加电场下进行了研究。研究发现，聚电解质刷的平均高度在负的外加电场下（拉伸作用）变化比正的电场下（压缩作用）变化更为明显，聚电解质刷在较低的接枝密度下对电场响应较为明显，高接枝密度下变化极小，而末端带电量的多少对刷子高度的影响并不大。在较强的负外加电场下，低接枝密度聚电解质刷，末端带电单体分布会出现较为明显的两个峰，且受末端带电量影响。另外，反离子在电场中的分布也会出现双峰，以平衡在外加电场作用下，带相反电荷的极板。
　　利用分子动力学模拟计算得到的带电单体的分布和反离子的分布，通过解一维泊松方程可以进一步得到在Z方向上的总电场分布，我们发现，外加的均匀电场在系统内部的带电粒子影响下，最终形成了与均匀电场完全不同的总电场分布，在某些区域，电场几乎消失。此外，我们还统计了作用在带电末端单体上的总电场力的分布，随着末端带电量的增大，对末端带电单体的平均电场力增大，力的分布范围变宽。
　　以上这些发现证明了电场力可以用来研究接枝聚合物，对单一聚合物力学有深远的影响。

目录

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引言

1.绪论

1.1.高分子链简介

1.2.聚电解质刷的基本概念

2.模拟方法

2.1.Langevin动力学

2.2. Ewald求和计算长程库伦相互作用

2.3.周期性边界条件

3.构象与结构分析

3.1.理论模型

3.2.聚电解质刷高度和极角的变化

3.3.单体对外加电场的响应

3.4.反离子概率密度分布的影响

3.5.小结

4.总电场分布规律探究

4.1.解一维泊松方程求总电场

4.2.总电场分布的影响

4.3.小结

5.总电场力的影响

5.1.带电末端电场力计算

5.2.带电末端平均电场力大小

5.3.电场力的多峰分布

5.4.小结

6.总结

参考文献

在学研究成果

致谢