复杂物系的介观结构和DPD模拟.PDFVIP

第27卷第2期 南京工业大学学报 V01．27No．2 2005年3月 OF Mar．2005 JOURNALNANJINGUNIVERSITYOF’TECHNOLOGY 复杂物系的介观结构和DPD模拟 冯 剑，刘洪来，胡 英 (华东理工大学化学系，上海20c1237) 摘要：耗散粒子动力学(DPD)模拟方法是研究复杂物系介观结构的一种重要手段。首先简要介绍了DPD模拟 法。最后对DPD模拟的理论和应用研究进展作了回顾。 关键词：复杂物系；介观结构；耗散粒子动力学 中图分类号：0242．1 文献标识码：A 文章编号：167l一7643【2005102—0105—06 共聚高分子和表面活性剂溶液是两个典型的具 法一]，其运动方程中力的部分类似于布朗动力学， 有多尺度结构的复杂物系。共聚高分子不同尺度的 包括了耗散力和随机力。Esp葫ol和w姗en川进一 结构对其宏观性能有显著的影响，表面活性剂溶液则 步研究指出耗散力和随机力中的权函数必须满足耗 能够形成各种尺寸和形状的胶束和囊泡等结构，它们 散涨落定理，从而奠定了DPD模拟方法的基础。 常常作为模板剂用于制备各种具有介观结构的材 在DPD模拟方法旧1中i粒子的运动方程为 料…。从本质上来说，聚合物材料和表面活性剂溶液 t=薹(F；+，；+F；) (1) 不同层次的结构是由分子的结构和相互作用决定的： 右边第二项是耗散作用项，也就是流体力学作用，第 首先，分子的结构和相互作用决定了分子的聚集形 三项是随机力，它们分别是 态，而聚集形态又决定了介观分相结构，但至今尚没 有一个合适的方法可以从分子结构和相互作用出发 F；=一拶。(ru)(～·l，d)元 (2) 预测聚合物或表面活性剂溶液的介观结构和宏观性 F；=们u8(rd)咿。 (3) 能。目前已发展了一些实验观察、理论分析和计算机 上式～=-一，J，～=I～l，毛=，u／～，l，F=’，i一■。其 模拟方法用以研究上述复杂物系的介观结构。实验 中叫。和埘8是与距离有关的权函数，它们之间必须 o 观察复杂物系介观结构的方法主要有冷冻蚀刻和负 满足耗散涨落定理‘6 (4) 染色rIEM、原子力显微镜(AFM)等方法，理论分析则伽o(rii)=[训8(r“)]，盯2=2y后Br 它们可以这样选择 主要有动态密度泛函理论¨J、TDGL理论”3和元胞动 力学理论Ho等，而计算机模拟则可以采用Monte 伽。cr。，=c缸，“c Carlo[5 o和耗散粒子动力学模拟∞J。由于可以模拟较 r。，，2={三1一r口／田；’_=三：；}c5， 长时间内系统介观结构的演变过程，耗散粒子动力学 R；是耗散项的作用距离。pi提符合Gaussian分布的 (Dissipativepanicledynamics，DPD)方法目前受到国