浙江大学学报(理学版)
第39卷第1期
2012年1月J our nal uf Zhej i ang U ni ver s i t y(Science Edi t i on) V 01．39N o ．1ht t p ：／／ww w ．j our nal s ．zj u ．edu ．c n ／s ci Jan ．2012
二嵌段共聚物薄膜模板化自组装
周军宝，李士本+
(温州大学物理与电子信息工程学院，浙江温州325007)
摘要：用实空间自洽场理论研究了二嵌段共聚物薄膜受限于平行板中的模板化白组装情况．通过改变平行板表面场修饰的情况。给出了粗略微观结构。观察了体系微相结构的变化过程。并对所观察到的变化规律作了讨论．另一方面，固定平行板的厚度、相分离强度等参数．改变吸附表面场的大小，观察并讨论了体系微相结构的变化及其规律．结果表明，二嵌段共聚物体系的微相结构是由受限条件和表面场修饰共同所决定的，因而控制表面场修饰情况的相关参数可以得到所期望的特定高分子体系结构．
关键词：自洽场理论方法；二嵌段共聚物；表面场修饰
中图分类号：063文献标志码：A 文章编号：1008—9497(2012) 01—033—05
Z H O U J un-bao ，LI Shi —ben(C ol l ege of Physi cs &El ec t r oni c I nr for m at i on E ngi nee r i ng ，W enz hou U ni ve rsi t y ，W enz hou 325007，Z hej i a ng Pr ov i nce 。C hi na)
s T em pl at e s el f-a ss e m bl y of t hi n F i l m
di t i on) ，2012，39(1) ：033—037
A bs t r act ：A r ea l —spa ce s el f-cons i s t e nt f i el d t heor y i s used t O O n t he st r uct ur e s of di bl o c k copo l ym er s ．J ournal of Zhej i ang U ni ver s i t y (Sci en ce E —i nves t i ga t e t he ef f ect on t he l am el l ar s t r u c t u r es of di bl ock copol ym s 。w e ob —er s c onf i ned i n t he t hi n f i l m s ．B y changi ng t he chem i cal l y pat t er ned s ur fa c es of t hi n f i l m s er v e and di s cus se t he cor r es pondi ng phas e di ag r am an d t he evol v em ent pr o c e s s of n t he m i cr o phas e s t r uct ures ．O ot h er han d 。w e obs er ve t he m i cros t r uct u r es of di bl ock copol ym s by var yi ng t he s ys t em par am er t hi n f i l m et er s 。i nc l u —di ng t he s t reng t h of
t h at t he s ur fa ce fi e l d ，and par al l el pl at e t hi c kne ss and t he di ag r am s egr egat i on ．T he r e sul t s i ndi c at e on t he m or phol ogy of di bl ock copol y m er s depe nds t he com pet i t i on bet w een t he chem i cal l y pat t er n ed s ur f ac es
provi des a and t he par am et er s of
si r e d m i cr os t ruct ures t he s t reng t h of t he s ur fa ce f i e l d ．The r ef or e ，i t pos s i bl e appr o ach t hi n f il m s ．t o obt a i n t he de —f or desi gni ng nano m at er i al s by c ont r ol l i ng t he par am et er s of
K ey W or ds ：t he se l f -c onsi st ent f i el d t heor y ；di bl o ck eopol ym er ；chem i cal l y pat t er n ed s ur f ac es
嵌段共聚物由化学性质不同的高分子链通过化
学键连接形成．一般情况下嵌段共聚物的不同单体
间由于热力学不相容而发生分离，但由于存在共价
键相连接的约束而只能发生微相分离．除了层状、柱
状和球状等结构，嵌段高分子在本体中还能自组装
成各种有序的微相结构，如G 相结构和双金刚石连
通结构等．在嵌段共聚物体系中引入边界条件，将会
改变体系原来的平衡条件，使体系自由能重新收敛
到最小值，达到新的平衡状态．这种改变来源于受限
界面，因此引入不同形状的受限界面将会影响自组
装过程，从而获得大量新的微相结构u ’6j ．这些受限
收稿日期：2010—12-17．自组装形成的有序结构，在纳米材料领域有广泛的应用前景，因此受到人们的广泛关注．例如，由于自组装成的结构受环境的影响而出现各种各样的缺陷，这些缺陷大大降低了纳米材料的性能，但是通过调控嵌段共聚物发生自组装的场所的几何形状和化学性质，可降低缺陷并获得在本体中不能形成的新颖结构．当今人们利用化学或物理修饰法对施限的平行板进行修饰，在板壁上设定规则排列的图案，用来诱导聚合物体系形成想要的结构，即模板化自组装．例如，SM I T H 等【70利用化学修饰设计出来的平板，诱导层状二嵌段共聚物，根据其事先是否退火
作者简介：周军宝(1981一) ，男，硕士生，主要从事商分子物理面的研究．
*通信作者．E —m ai l ：shi be nl i @W Z U ．e du ．en ．
浙江大学学报(理学版)
第39卷第1期
2012年1月J our nal uf Zhej i ang U ni ver s i t y(Science Edi t i on) V 01．39N o ．1ht t p ：／／ww w ．j our nal s ．zj u ．edu ．c n ／s ci Jan ．2012
二嵌段共聚物薄膜模板化自组装
周军宝，李士本+
(温州大学物理与电子信息工程学院，浙江温州325007)
摘要：用实空间自洽场理论研究了二嵌段共聚物薄膜受限于平行板中的模板化白组装情况．通过改变平行板表面场修饰的情况。给出了粗略微观结构。观察了体系微相结构的变化过程。并对所观察到的变化规律作了讨论．另一方面，固定平行板的厚度、相分离强度等参数．改变吸附表面场的大小，观察并讨论了体系微相结构的变化及其规律．结果表明，二嵌段共聚物体系的微相结构是由受限条件和表面场修饰共同所决定的，因而控制表面场修饰情况的相关参数可以得到所期望的特定高分子体系结构．
关键词：自洽场理论方法；二嵌段共聚物；表面场修饰
中图分类号：063文献标志码：A 文章编号：1008—9497(2012) 01—033—05
Z H O U J un-bao ，LI Shi —ben(C ol l ege of Physi cs &El ec t r oni c I nr for m at i on E ngi nee r i ng ，W enz hou U ni ve rsi t y ，W enz hou 325007，Z hej i a ng Pr ov i nce 。C hi na)
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di t i on) ，2012，39(1) ：033—037
A bs t r act ：A r ea l —spa ce s el f-cons i s t e nt f i el d t heor y i s used t O O n t he st r uct ur e s of di bl o c k copo l ym er s ．J ournal of Zhej i ang U ni ver s i t y (Sci en ce E —i nves t i ga t e t he ef f ect on t he l am el l ar s t r u c t u r es of di bl ock copol ym s 。w e ob —er s c onf i ned i n t he t hi n f i l m s ．B y changi ng t he chem i cal l y pat t er ned s ur fa c es of t hi n f i l m s er v e and di s cus se t he cor r es pondi ng phas e di ag r am an d t he evol v em ent pr o c e s s of n t he m i cr o phas e s t r uct ures ．O ot h er han d 。w e obs er ve t he m i cros t r uct u r es of di bl ock copol ym s by var yi ng t he s ys t em par am er t hi n f i l m et er s 。i nc l u —di ng t he s t reng t h of
t h at t he s ur fa ce fi e l d ，and par al l el pl at e t hi c kne ss and t he di ag r am s egr egat i on ．T he r e sul t s i ndi c at e on t he m or phol ogy of di bl ock copol y m er s depe nds t he com pet i t i on bet w een t he chem i cal l y pat t er n ed s ur f ac es
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si r e d m i cr os t ruct ures t he s t reng t h of t he s ur fa ce f i e l d ．The r ef or e ，i t pos s i bl e appr o ach t hi n f il m s ．t o obt a i n t he de —f or desi gni ng nano m at er i al s by c ont r ol l i ng t he par am et er s of
K ey W or ds ：t he se l f -c onsi st ent f i el d t heor y ；di bl o ck eopol ym er ；chem i cal l y pat t er n ed s ur f ac es
嵌段共聚物由化学性质不同的高分子链通过化
学键连接形成．一般情况下嵌段共聚物的不同单体
间由于热力学不相容而发生分离，但由于存在共价
键相连接的约束而只能发生微相分离．除了层状、柱
状和球状等结构，嵌段高分子在本体中还能自组装
成各种有序的微相结构，如G 相结构和双金刚石连
通结构等．在嵌段共聚物体系中引入边界条件，将会
改变体系原来的平衡条件，使体系自由能重新收敛
到最小值，达到新的平衡状态．这种改变来源于受限
界面，因此引入不同形状的受限界面将会影响自组
装过程，从而获得大量新的微相结构u ’6j ．这些受限
收稿日期：2010—12-17．自组装形成的有序结构，在纳米材料领域有广泛的应用前景，因此受到人们的广泛关注．例如，由于自组装成的结构受环境的影响而出现各种各样的缺陷，这些缺陷大大降低了纳米材料的性能，但是通过调控嵌段共聚物发生自组装的场所的几何形状和化学性质，可降低缺陷并获得在本体中不能形成的新颖结构．当今人们利用化学或物理修饰法对施限的平行板进行修饰，在板壁上设定规则排列的图案，用来诱导聚合物体系形成想要的结构，即模板化自组装．例如，SM I T H 等【70利用化学修饰设计出来的平板，诱导层状二嵌段共聚物，根据其事先是否退火
作者简介：周军宝(1981一) ，男，硕士生，主要从事商分子物理面的研究．
*通信作者．E —m ai l ：shi be nl i @W Z U ．e du ．en ．