Компьютерное моделирование динамики полимерных цепей при больших деформациях

• Автор: Торчинский, Филипп Исаакович
• Шифр специальности: 01.04.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Исследования кон формационных свойств и динамики деформированных или ориентированных полимерных
цепей. Состояние проблемы
1.1 Влияние растягивающих полей на конформационные свойства и динамику полимерных цепей
1.2 Влияние ориентирующих полей на конформационные свойства и динамику полимерных цепей
Глава 2 Модель и метод
Глава 3 Цепь в растягивающем внешнем поле
3.1 Равновесные свойства цепи
3.2 Влияние растяжения на конформационную микроструктуру полимерной цепи
3.3 Влияние растяжения на конформационную подвижность полимерной цепи
3.4 Влияние растяжения на ориентационную подвижность полимерной цепи
3.5 Нормальные моды в цепи с внутренним вращением
Глава 4 Цепь в ориентирующем внешнем поле
4.1 Равновесные свойства цепи
4.2 Влияние поля на конформационную микроструктуру полимерной цепи
4.3 Влияние поля на конформационную подвижность полимерной цепи

4.4 Влияние поля квадрупольной симметрии на ориентационную подвижность полимерной цепи
4.5 Нормальные моды в цепи с внутренним вращением
Заключение

Введение
Настоящая работа посвящена исследованию влияния деформации или ориентации полимерных цепей на их конформационные и динамические свойства с помощью компьютерного моделирования методом броуновской динамики.
Актуальность темы исследования обусловлена тем, что многие физические процессы связаны с деформацией и ориентацией полимерных цепей. Ориентация и деформация полимерных цепей возникает в различных условиях: при воздействии на них внешних однородных и неоднородных полей различной природы и симметрии, в потоках, в растворах и расплавах, в жидких кристаллах и т.д.
Для успешного прогнозирования физических свойств и технологических параметров новых полимерных систем важно иметь отчетливое представление об их конформационных и динамических свойствах, о том, как меняются эти свойства в достаточно широком диапазоне воздействий внешней среды.
Конформационная подвижность изучается различными экспериментальными методами: методы эксимерной флуоресценции, поглощения продольных ультразвуковых волн используются для определения скоростей поворотно-изомерных перестроек; диэлектрической релаксации, поляризованной люминесценции, ядерной магнитной релаксации — для изучения ориентационного вращательного движения элементов цепи; локальная подвижность полимеров косвенно проявляется в закономерностях диффузии в них низкомолекулярных веществ.
Переход от измеряемых в динамическом эксперименте величин к микроскопическим характеристикам молекулярной подвижности требует развития соответствующей теории.

2 Модель и метод
В качестве модели для исследований выбраны полимерные цепи с фиксированным тетраэдрическим валентным углом, жесткими связями и заторможенным внутренним вращением. Исследуются цепи с двумя разными потенциалами внутреннего вращения: потенциалом с тремя равновероятными состояниями, отвечающими минимумам потенциальной энергии, и потенциалом с неравновероятными состояниями. Последний имеет два одинаковых минимума, соответствующих гош-изомерам, и один, отличный от них, соответствующий транс-изомеру. На цепи действует внешнее поле диполь-ной или квадрупольной симметрии. Исследуются цепи с различными барьерами внутреннего вращения.
На рис. 9 изображена выбранная модель полимерной цепи. Непь представляет собой последовательность центров вязкого трения, соединенных между собой жесткими связями. Каждый из центров вязкого трения имеет массу т и коэффициент трения £. Угол между связями (р фиксирован и равен тетраэдрическому углу — 109°
Для цепи с равновероятными изомерами потенциал внутреннего вращения задается в виде (рис. 10)
где иш° — высота барьера внутреннего вращения, (fi — г'-ый угол внутреннего вращения. Этот потенциал неоднократно использовался ранее при теоретическом изучении динамики модельных полимерных цепей.
Одним из его преимуществ является возможность изменения
28'.

(16)