【摘要】：目前為止,人們已經(jīng)在相當(dāng)程度上理解了硬物質(zhì)的性質(zhì)。然而,軟物質(zhì)在自然界和日常生活中同樣廣泛存在,影響著人們的日常生活。軟界面作為軟物質(zhì)物理中非常重要且特殊的界面,特別是形成封閉的軟受限體,內(nèi)部發(fā)生的界面浸潤現(xiàn)象,更是吸引了眾多科學(xué)家們的研究興趣。本文結(jié)合Helfrich曲面彈性理論和高分子體系的自洽場理論構(gòu)建了軟受限體封裝兩相聚合物水溶液復(fù)合體系理論模型。考慮了聚合物對膜的滲透能力、聚合物鏈之間的相互作用以及聚合物與膜的吸附作用,重新推導(dǎo)了雙親分子雙層膜泡的形狀方程,通過對復(fù)合模型進(jìn)行數(shù)值求解完成對軟受限體中浸潤性變化的理論研究。(1)選取零自發(fā)曲率的準(zhǔn)球形膜泡,考察了聚合物對膜的穿透性、聚合物間相互作用、聚合物與膜相互作用以及聚合物的組成比例對復(fù)合體系相形態(tài)的影響。結(jié)果表明,除了強(qiáng)分凝區(qū)的聚合物組成比例變化,其余物性參數(shù)的變化均可使體系的聚合物分布以及內(nèi)在接觸角發(fā)生變化,甚至發(fā)生浸潤性轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。但強(qiáng)分凝區(qū)的聚合物組成比例變化并不影響內(nèi)在接觸角的大小。此外,還發(fā)現(xiàn)復(fù)合體系的內(nèi)在接觸角獨(dú)立于膜泡的約化體積。(2)從四個(gè)非零自發(fā)曲率中選取了相同約化體積的扁長形、梨形和雙凹形膜泡,進(jìn)一步考察各項(xiàng)參數(shù)對不同形狀的復(fù)合膜泡相形態(tài)的影響。結(jié)果表明,在不同形狀的膜泡中,聚合物對膜的穿透性、聚合物與膜相互作用的變化均對內(nèi)在接觸角有影響,并可導(dǎo)致體系發(fā)生浸潤性轉(zhuǎn)變現(xiàn)象,而不同形狀中的浸潤轉(zhuǎn)變點(diǎn)并不一致。而且,在發(fā)生浸潤性轉(zhuǎn)變之前,形狀對內(nèi)在接觸角的大小無影響。此外,在強(qiáng)分凝區(qū)改變聚合物間相互作用參數(shù)和聚合物組成比例,體系的內(nèi)在接觸角并不發(fā)生變化,但通過改變這兩個(gè)參數(shù)使體系向弱分凝區(qū)轉(zhuǎn)移時(shí),均可使內(nèi)在接觸角減小到0°而發(fā)生浸潤性轉(zhuǎn)變。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)內(nèi)在接觸角獨(dú)立于膜泡的約化體積和自發(fā)曲率。本論文中的理論模擬研究結(jié)果將有助于理解雙親分子構(gòu)成的封閉軟受限體中的浸潤性轉(zhuǎn)變機(jī)理,并可以為一些不同形狀的細(xì)胞、囊泡以及膠束內(nèi)發(fā)生浸潤性轉(zhuǎn)變提供理論指導(dǎo),具有重要的理論意義。
【圖文】：

液滴的形態(tài)只受界面張力切向分量的影響，不受豎直方向的影響。如果基體逡逑變得柔軟可變形，例如一滴油滴在水面上，楊氏方程將不再適用。逡逑如圖１．２所示，這種在柔軟界面上的浸潤情況下界面張力不僅需要考慮切向逡逑分量，還需要考慮法向分量的力學(xué)平衡。此時(shí)，楊氏方程需拓展變形為諾依曼方逡逑程［５］進(jìn)行描述逡逑ｃｏｓ邋Ｇ０邋＋邋Ｚａｙ邋ｃｏｓ邋６ａ＝０逡逑＋邋Ｙ．ａＰ邋ｃｏｓ邋ｄｐ邋＋邋Ｉａｙ邋ｃｏｓ邋６ｒ＝０邐（１．２）逡逑ｃｏｓ邋ｅｒ邋＋邋ｃ0ｓ邋ｅａ邋＝邋ｏ逡逑°ｒ逡逑圖１．２液滴（０，紅色）在柔軟界面上浸潤逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｗｅｔｔｉｎｇ邋ｏｆ邋ａ邋ｌｉｑｕｉｄ邋ｄｒｏｐ邋（邋ｐ，邋ｒｅｄ）邋ｏｎ邋ａ邋ｓｏｆｔ邋ｉｎｔｅｒｆａｃｅ．逡逑這三個(gè)方程不是獨(dú)立的，其必須滿足三個(gè)接觸角之和等于２；ｒ這一約束條件，逡逑２逡逑

ａ：邋ｃｏｍｐｌｅｔｅ邋ｗｅｔｔｉｎｇ邋ｂ：邋ｐａｒｔｉａｌ邋ｗｅｔｔｉｎｇ邐ｃ：邋ｃｏｍｐｌｅｔｅ邋ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ逡逑圖１．１液滴（／？，紅色）滴在固體基面（／，灰色）上浸潤：（ａ）完全浸潤；（ｂ）部分浸潤，三相接逡逑觸線上三個(gè)界面張力保持力學(xué)平衡；（ｃ）完全非浸潤。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．１邋Ｗｅｔｔｉｎｇ邋ｏｆ邋ａ邋ｌｉｑｕｉｄ邋ｄｒｏｐ邋（邋／３，邋ｒｅｄ）邋ｏｎ邋ａ邋ｓｏｌｉｄ邋ｓｕｂｓｔｒａｔｅ邋（／，邋ｇｒｅｙ）：邋（ａ）邋ｃｏｍｐｌｅｔｅ逡逑ｗｅｔｔｉｎｇ；邋（ｂ）邋ｐａｒｔｉａｌ邋ｗｅｔｔｉｎｇ，邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｆｏｒｃｅ邋ｂａｌａｎｃｅ邋ａｔ邋ｔｈｅ邋ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ邋ｃｏｎｔａｃｔ邋ｌｉｎｅ；邋（ｃ）邋ｃｏｍｐｌｅｔｅ逡逑ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ．逡逑楊氏方程給出了最基本的固液界面上浸潤接觸角與界面張力的關(guān)系，適用于逡逑均勻表面和固液之間無特殊作用的平衡狀態(tài)。楊氏方程描述的是剛性基面上的浸逡逑潤，液滴的形態(tài)只受界面張力切向分量的影響，不受豎直方向的影響。如果基體逡逑變得柔軟可變形，，例如一滴油滴在水面上，楊氏方程將不再適用。逡逑如圖１．２所示，這種在柔軟界面上的浸潤情況下界面張力不僅需要考慮切向逡逑分量，還需要考慮法向分量的力學(xué)平衡。此時(shí)，楊氏方程需拓展變形為諾依曼方逡逑程［５］進(jìn)行描述逡逑ｃｏｓ邋Ｇ０邋＋邋Ｚａｙ邋ｃｏｓ邋６ａ＝０逡逑＋邋Ｙ．ａＰ邋ｃｏｓ邋ｄｐ邋＋邋Ｉａｙ邋ｃｏｓ邋６ｒ＝０邐（１．２）逡逑ｃｏｓ邋ｅｒ邋＋邋ｃ0ｓ邋ｅａ邋＝邋ｏ逡逑°ｒ逡逑圖１．２液滴（０
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O631;O647.5

【相似文獻(xiàn)】

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1 謝儀;軟受限體內(nèi)三相界面的浸潤性變化研究[D];湖南大學(xué);2018年

本文編號：2674013