交联剂对溶胀热响应聚合物网络中溶质吸附的影响

聚合物网络内的选择性溶质分配对于需要在响应性水凝胶中控制释放或吸收溶质的应用至关重要。在本工作中，我们通过全原子显式水分子动力学模拟研究了交联对溶胀聚合物网络中溶质吸附的影响。我们聚焦于由聚($N$-异丙基丙烯酰胺) (PNIPAM) 和 $N$,$N'$-亚甲基双丙烯酰胺 (BIS/MBA) 交联剂类型组成的代表性网络亚基。我们研究的系统由一个 BIS 交联剂和四条以四面体几何构型连接的无规立构 PNIPAM 链组成。考察了在低浓度极限下，几种不同极性的代表性溶质在交联剂区域的吸附。我们将溶质吸附区域进行细分，并区分了源自聚合物链和交联部分的贡献。与单条聚合物链相比，我们观察到溶质在交联区域的吸附可能存在显著差异，具体细节取决于特定化合物的大小和极性。特别是，对于已经对 PNIPAM 链具有相对较高亲和力的溶质，密集的交联区域（其中存在多体吸引作用）将局部吸附放大了一个数量级。我们还发现，在较高的溶质浓度下，交联区域可以作为相互吸引的溶质聚集的成核点。利用理想化宏观聚合物网络的平均场模型中的微观吸附系数，我们将这些结果外推至溶胀水凝胶中的全局溶质分配，并预测这些吸附特征可能导致分配比作为交联密度的函数呈现非单调性。