瓶刷聚合物溶液中的层级排除体积屏蔽

聚合物瓶刷在自然界和合成系统中均具有引人注目的特性。虽然它们在关节软骨中的存在优化了滑液关节的润滑，但瓶刷也为超软弹性体或药物递送等迷人的应用提供了途径。然而，当前的理论理解尚不完整，主要由于多长度尺度间复杂的相互作用。在本文中，我们建立了一个解析模型，展示了瓶刷的结构性质如何依赖于浓度，范围从稀溶液到高浓度熔体。我们模型的正确性得到了大量分子动力学模拟数据的支持。我们证明，随着溶液浓度的增加，瓶刷的层级结构主导了一系列构象变化。该效应由瓶刷后续结构部分的排除体积相互作用屏蔽所介导。我们的发现提供了重要见解，应有助于改进基于聚合物瓶刷结构设计的新型材料的定制。