AB型嵌段共聚物在薄膜受限下形成穿孔层结构的理论研究

摘要

采用自洽场理论方法研究了平行板受限下AB型嵌段共聚物的分子链拓扑结构对自组装行为的影响。首先设计了AmB多臂星型嵌段共聚物,研究臂数m对穿孔结构(PL)稳定性的影响,通过构建m = 1,2和4关于A组分的体积分数(fA)和受限尺寸(D)的相图,发现臂数m的增加有利于拓宽PL结构在fA上的稳定区间;但当m 2时,区间增加的不是很明显。然后固定m = 2,通过改变其中一个A嵌段在B嵌段上的连接位置,用参数τ来调控,即设计ABAT型嵌段共聚物,来研究τ对PL结构稳定性的影响。通过构建0 τ ≤ 1时关于fA~D的相图,得出有利于PL结构稳定的τ值,并通过分析不同τ时PL结构的自由能贡献、链段分布和结构特征尺寸等的变化规律,得出A嵌段的自由度受其在B嵌段上的连接点位置的影响,其在相畴中的空间分布直接影响到PL结构的稳定性。该研究为相关实验上制备穿孔结构提供理论指导。