聚合物基体中的末端接枝聚合物纳米粒子：覆盖率和曲率的影响

最近有研究提出，通过将聚合物链接枝到纳米粒子表面可以控制纳米粒子与聚合物基体的混溶性。作为研究这一情况的第一步，我们使用分子动力学模拟，对单个半径为R（$4\sigma \le$R$\le 16\sigma$，其中$\sigma$是聚合物单体的直径）的纳米粒子进行了研究，该粒子接枝有长度为500的链，并处于长度为1000的聚合物熔体中。接枝密度$\Sigma$在$0.04$-$0.32$链/$\sigma^2$之间变化。为了促进平衡，应用了蒙特卡罗双桥接算法——在一对链之间形成新键，创建两条与原始链显著不同的新链。对于此处研究的长刷状链，即使对于小至8$\sigma$的R，刷状结构也达到其大粒子极限，这与最近的实验结果一致。我们研究了熔体从刷状结构上的自憎去湿现象，作为$\Sigma$增加的函数。即使这些长刷状链和基体链的长度分别为6和12 $N_e$（缠结长度$N_e \sim 85$），界面宽度的结果也有些模糊，这表明需要研究两个或更多纳米粒子才能正确理解这些混溶性问题。使用原始路径分析识别了刷状链与基体链之间的缠结。我们发现，刷状链与基体链之间的缠结数量简单地与刷状链和基体链的局部单体密度的乘积成比例。