[发明专利]确定液晶态接枝高分子的相变行为相关参数的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体地，涉及确定液晶态接枝高分子的相变行为相关参数的方法和设备。

背景技术

液晶态高分子刷是由既具有晶体的各项异性又具有液体的流动性的小分子基团所聚合而成的高分子链。在生物体中广泛的存在由这种液晶态的高分子所构成的结构，研究液晶态高分子刷在几何空间受限下的响应行为对于探索生物体中生物膜这样的具有复杂多变功能单元，以及理解生物细胞在外部条件刺激下的适应行为等有重大研究价值。

然而，目前关于液晶态高分子刷在几何空间受限下的响应行为的研究仍有待深入。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种操作简单、快捷、或者准确度高的确定液晶态高分子刷的相变行为相关参数的手段。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种确定液晶态接枝高分子的相变行为相关参数的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)确定液晶态接枝高分子的初始力场函数；(2)使液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化至液晶态接枝高分子呈热力学平衡状态；(3)对连续构象变化过程中液晶态接枝高分子的构象进行统计，得到液晶态接枝高分子的密度分布函数；(4)基于步骤(3)中得到的密度分布函数，确定液晶态接枝高分子的当前力场函数；(5)确定当前力场函数的自洽收敛性；(6)如果当前力场函数自洽收敛，对液晶态接枝高分子进行拉伸或压缩，基于步骤(3)中得到的密度分布函数，确定液晶态接枝高分子的相变相关参数；如果当前力场函数非自洽收敛，以当前力场函数作为初始力场函数，重复步骤(2)至(6)，至当前力场函数自洽收敛。发明人发现，该方法可以高效地生成大量的统计抽样样本(液晶态接枝高分子构象样本)，并可以直接对高分子构象进行统计采样，获得微观结构信息，另外，该方法可以快速地将液晶态接枝高分子演化到热力学平衡态，较为精确地计算液晶态接枝高分子的热力学量和序参量，并获取液晶态接枝高分子的相变相关参数。

根据本发明的实施例，液晶态接枝高分子为高分子刷，优选为接枝在两块平行板之间的高分子刷。

根据本发明的实施例，相变相关参数为相变温度Tc。

根据本发明的实施例，初始力场函数是通过昂萨格模型和平均场近似方法获得的。

根据本发明的实施例，初始力场函数为：

βω(r,u)=8dlp2∫du′|u×u′|ρ(r,u′)]]>

其中，ω(r,u)为随空间坐标r，取向坐标u变换的力场，d为单体的直径长度，l_p为接枝高分子的刚性强度值，ρ(r,u)为接枝高分子的密度分布函数，u'为取向坐标变量，β＝1/T，T为温度。

根据本发明的实施例，在步骤(2)中，使液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化是通过以下步骤进行的：随机生成一个取向坐标及角度，使液晶态接枝高分子中的随机链段按照取向坐标及角度进行刚性转动，其中，角度的范围为0～360度。

根据本发明的实施例，在步骤(3)中，对连续构象变化过程中液晶态接枝高分子的构象进行统计是采用MPI并行计算环境、利用简单统计方法进行的。

根据本发明的实施例，密度分布函数为：