項(xiàng)目類別：國(guó)家自然科學(xué)基金-青年
項(xiàng)目編號(hào)：21104018
項(xiàng)目規(guī)模：24萬(wàn)
參與人員：羅飛 等
起止日期：2012.1.1-2014.12.31
項(xiàng)目摘要：物理混合是獲得有用的聚合物新材料的一種重要方法，然而目前對(duì)其組分間相容性缺乏深入的理解制約了該類材料的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。一方面，經(jīng)典的原子-分子模擬方法被認(rèn)為是解決此問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)而受限于計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力；另一方面，普適粗粒-分子模擬方法能跨越更寬的時(shí)間、空間尺度但不適合研究特定聚合物的性質(zhì)。因此，為全面地研究聚合物的混合相容性，本項(xiàng)目使用多尺度分子模擬方法研究了一個(gè)典型的二元線型聚合物模型系統(tǒng)。該方法包括基于結(jié)構(gòu)的“粗粒化”和“細(xì)?；边^(guò)程，緊密結(jié)合了上述兩類模擬方法的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以直接觀察相行為的初始形成過(guò)程，而且可以詳細(xì)考察微觀結(jié)構(gòu)的特征。本項(xiàng)目通過(guò)計(jì)算模型系統(tǒng)的各類性質(zhì)以相關(guān)到組分間的相容性，建立定性/定量的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，為體系結(jié)構(gòu)形態(tài)與最終性能的調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。
結(jié)題摘要：多尺度模型被認(rèn)為是解決聚合物全原子模擬中空間和時(shí)間尺度問(wèn)題的關(guān)鍵元素。盡管多尺度模擬方法在許多聚合物體相、薄膜和溶液研究中取得了較大的成功，它們?cè)诰酆衔锘旌衔镅芯恐械膽?yīng)用鮮有報(bào)道。本課題組緊密圍繞受資助項(xiàng)目，對(duì)此開(kāi)展了大量研究，獲得了系列的研究成果，現(xiàn)已達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。主要地，發(fā)展了新的粗?；?映射和細(xì)?；?逆映射方法，以立構(gòu)聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）及其與聚氯乙烯（PVC）組成的二元混合物為模型系統(tǒng)，利用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法系統(tǒng)地研究了聚合物的混合相容性。通過(guò)與目標(biāo)全原子模擬和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)、理論數(shù)據(jù)比較，證實(shí)了所開(kāi)發(fā)的多尺度模型方法的有效性和重要性?；谙盗卸喑叨饶M計(jì)算了模型體系的結(jié)構(gòu)、能量和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，全面地揭示了鏈立構(gòu)規(guī)整性、配方組成等對(duì)聚合物混合相容性的影響。由于使用的方法具有一般性，這些結(jié)果不僅有助于深入理解聚合物復(fù)合材料的普遍物理性質(zhì)和現(xiàn)象，而且可能為特定聚合物復(fù)合材料的分子設(shè)計(jì)和配方優(yōu)化提供快捷的理論預(yù)測(cè)方法和工具。這些工作的詳細(xì)結(jié)果以4篇研究論文分別發(fā)表在Macromolecules、Journal of Molecular Modeling、Molecular Simulation、Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics等國(guó)際知名雜志上，另外有1個(gè)工作被接受在“中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)”上通過(guò)墻報(bào)進(jìn)行了交流。
相關(guān)成果的詳細(xì)目錄：
[1] C. Wu, Phase morphologies of binary polymer blends predicted by systematically coarse-grained models, Macromol. Theory Simul. 2016, 25(4), 336-347
[2] C. Wu, Melt phase behaviors of collapsed PMMA/PVC chains revealed by multiscale simulations, J. Mol. Mod. 2016, 22(4), 99
[3] C. Wu, Coarse-grained molecular dynamics simulations of stereoregular poly(methyl methacrylate)/poly(vinyl chloride) blends, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2015, 53(3), 203-212
[4] C. Wu, Hydrogen bonding in stereoregular poly(methyl methacrylate)/poly(vinyl chloride) blends as studied by molecular dynamics simulations, Mol. Simul. 2015, 41(7), 547-554
[5] C. Wu, Multiscale simulations of the structure and dynamics of stereoregular poly(methyl methacrylate)s, J. Mol. Mod. 2014, 20(8), 2377
[6] C. Wu, A combined scheme for systematically coarse-graining of stereoregular polymer blends, Macromolecules 2013, 46(14), 5751-5761
[7] 吳超富, 聚合物混合相容性的多尺度分子模擬研究, 2015年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)(蘇州10.17-21), 墻報(bào)
[8] 吳超富, 立構(gòu)規(guī)整的聚甲基丙烯酸甲酯的粗粒標(biāo)度性質(zhì), 2014年中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)(北京8.4-7), 墻報(bào)