Компьютерное моделирование процессов самоорганизации линейных и разветвленных макромолекул в равновесных и неравновесных условиях

• Автор: Коваленко, Юлия Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 148 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава I. Самоорганизация макромолекул с концевыми ассоциирующими группами моделирование на основе метода клеточного автомата

1.1 .Формулировка проблемы

1.2.Модель и метод расчета

1.3.Обсуждение результатов

1.3.1. Кон формационные характеристики макромолекул

1.3.2. Распределение кластеров по размерам

1.3.3. Морфология агрегатов

1.4.Выводы по главе

Глава 2. Взаимодействие между коллоидными частицами и избирательно адсорбирующимися цепями с ассоциирующими группами
2.1 .Формулировка проблемы
2.2. М одель и метод расчета 3
2.3.Результаты и обсуждение
2.3.1. Взаимодействие между частицами и полимером
2.3.2. Ассоциативное равновесие
2.3.3. Статический структурный фактор
2.3.4. Морфология системы
2.3.5. Структура кластеров
2.3.6. Основное состояние метод моделируемого отжига
2.3.7. Цепи с тремя ассоциирующими группами
2.4.Выводы по главе
Глава 3. Моделирование процессов необратимой агрегации в системах макромолекул с различным распределением
ассоцииругощих групп
3.1. Формулировка проблемы
3.2. Компьютерные модели необратимой агрегации
3.3. Модель и метод расчета
3.4. Обсуждение результатов
3.4.1. Необратимая агрегация линейных молекул
3.4.1.1. Морфология кластеров
3.4.1.2. Средние размеры агрегатов
3.4.1.3. Влияние числа ассоциирующих групп
3.4.1.4. Свойства микрокластеров
3.4.2. Необратимая агрегация разветвленных молекул
3.4.2.1. Морфология кластеров
3.4.2.2. Фрактальное поведение агрегатов
3.5. Выводы по главе
Глава 4. Самоорганизация ассоциирующих макромолекул
различной архитектуры в условиях стационарного потока Куэгта
4.1. Формулировка проблемы 1
4.2. Модель и метод расчета
4.3. Обсуждение результатов
4.3.1. Линейные сополимеры
4.3.1.1. Влияние потока на неассоциироваиные цепи
4.3.1.2. Ассоциативное равновесие
4.3.1.3.Влияние потока на конфирмационные характеристики
4.3.1.4. Молекулярная ориентация
4.3.1.5. Морфология системы
4.3.2. Разветвленные сополимеры
4.3.2.1. Молекулярная ориентация
4.3.2.2. Морфология системы
4.3.3. Сравнительный анализ результатов компьютерного моделирования и реального эксперимента
4.4. Выводы по главе
Выводы
Литература


Сюда относятся многие синтетические сополимеры 13, смеси слабо заряженных полиэлектролитов С, некоторые типы полимерных сеток 57, растворы и расплавы мономеров 8,9, бинарные полимерные смеси и растворы со стеклующимися компонентами или с гак называемой нелокальной энтропией смешения 1. Известны также неравновесные микрофазные структуры . В неравновесных условиях формирование микрогетсрогенной структуры может быть вызвано различными внешними воздействиями например, внешними механическими или электрическими полями. Широкое применение находят синтетические и природные полимеры и при регулировании структуры и устойчивости коллоидных систем золей, дисперсий, эмульсий. Это обусловлено тем, что даже очень малые полимерные добавки способны оказывать решающее влияние на формирование равновесных структур, црегативную и кинетическую устойчивость коллоидов, реологические свойства полимерколлоидной системы. Следовательно, фундаментальной проблемой является понимание того, каким образом устанавливается баланс этих факторов и какими при этом свойствами обладает система. Существуют методы прямого и косвенного наблюдения, позволяющие сделать вывод о формировании микродоменной структуры в исследуемых системах. К числу наиболее известных экспериментальных методов относятся методы рентгеновского анализа, малоуглового рассеяния нейтронов, . Важную роль при изучении конденсированных частично упорядоченных сред могут также сыграть методы компьютерного моделирования. Численный эксперимент позволяет не только обнаружить интересные свойства исследуемых систем, но и оценить роль различных факторов, оказывающих на них свое влияние. Методы компьютерного моделирования незаменимы при проверке разработанных теоретических подходов. Кроме того, они обладают прогнозирующей функцией в условиях, когда проведение реального эксперимента затруднено или отсутствует соответствующая строгая аналитическая теория. Общей целью работы является исследование при помощи методов компьютерного моделирования методы МонтеКарло, молекулярной динамики и решеточной молекулярной динамики формирования, морфологии и реологических свойств микрогетерогенных полимерных систем различной архитектуры в равновесных и неравновесных условиях. Обнаружено, что параметр ориентационного порядка ведет себя как немонотонная функция числа ассоциирующих групп. Причем степень упорядоченности этих структур оказывается выше, чем для линейных при одинаковом числе ассоциирующих групп. Достоверность представленных результатов подтверждается их сравнительным анализом с данными независимых компьютерных и физических экспериментов когда такие данные доступны, а также предсказаниями известных аналитических теорий. Практическая значимость работы определяется повышенным интересом к выбранным объектам исследования в современных технологиях. Поскольку методы компьютерного моделирования обладают прогнозирующей силой, то результаты данной работы могут быть полезны при постановке и интерпретации соответствующих физикохимических экспериментов. Разработанные модели, методы расчета, а также полуденные результаты позволяют совершенствовать условия получения материалов с жданными свойствами, совершенствовать их структуру. Ломоносов Москва, . По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов. Работа изложена на 8 страницах, содержит рисунка, 1 таблицу, а также список литературы из 4 наименований. В главе 1 методом решеточной молекулярной динамики изучаются процессы самоорганизации в системах трехблочных сополимеров с концевыми ассоциирующими блоками. Глава 2 посвящена изучению нолимерсодсржащих коллоидных систем. Рассматривается влияние полимерных добавок на агрегативную устойчивость и структуру дисперсий. В главе 3 методом МонтеКарло с использованием модели Идена . Впервые изучены процессы необратимой агрегации молекул разветвленной архитектуры. В главе 4 методом неравновесной молекулярной динамики изучается влияние макроскопического стационарного потока на микроскопическую структуру систем сополимеров линейного и разветвленного строения с варьируемым числом и распределением ассоциирующих групп. Изучены реологические свойства систем. В работе принята двойная нумерация параграфов и формул, где первая цифра соответствует номеру главы.