嵌段共聚物在聚合物刷圆孔中的自组装调控策略

嵌段共聚物受限于软孔内的自组装是近年来研究的热点，本文由李明和诸跃进两位学者在宁波大学物理系进行探讨。他们利用自恰场方法对两嵌段共聚物在接枝均聚物链（聚合物刷）形成的圆孔中的自组装行为进行了深入分析。研究发现，控制嵌段共聚物相貌的关键因素包括圆孔内径保持不变时的嵌段比f（表示不同链段的比例）和接枝均聚物的浓度。随着嵌段比的变化，系统展现出多种有趣的相结构。 当嵌段比f等于0.7时，嵌段共聚物在聚合物刷的浸润下形成环层状结构，随着刷浓度降低，这一结构会周期性地出现。对于非对称状态的嵌段比（0.3~0.7），体系倾向于形成外环内柱的结构。特别地，当嵌段比设置为0.35时，会观察到一种独特的复杂结构，包括最内层的柱状、次内层的环层、次外层的环形排列柱状，以及最外层的环层，即环柱交替结构，这是该研究的一大发现。 此外，论文还构建了以嵌段比f和嵌段共聚物浓度ABφ为参数的空间结构相图，这有助于理解不同条件下的相行为模式。嵌段共聚物受限于二维系统（如纳米圆孔）的研究揭示了与一维受限系统相比，这种限制对系统内部自组装过程的影响更为显著，促使新相结构的出现。实验研究如Russell团队对PS-B-PBD嵌段共聚物在纳米圆柱孔中的自组装行为，进一步证实了这一理论。 这项研究不仅深化了我们对嵌段共聚物自组装行为的理解，也为设计和控制这类材料在纳米尺度上的应用提供了重要的理论依据，特别是在纳米孔道和二维受限环境中。