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水蒸气诱导两性离子聚合物刷的构象转变
Switching of polyzwitterion brushes by water vapor
摘要点击 139  全文点击 38  投稿时间:2017-02-25  修订日期:2017-03-12
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DOI编号  
中文关键词   水蒸气  两性离子聚合物刷  氢键  构象转变
英文关键词   Water vapor, Polyzwitterion brushes, Hydrogen bonding, Switching
基金项目   国家自然科学基金
作者单位E-mail
赵新军 伊犁师范学院物理学院 zhaoxinjunzxj@163.com 
李祯 伊犁师范学院微纳电传感器技术与仿生器械实验室  
中文摘要
    我们把 Flory−Huggins 模型(association models)推广应用到暴露于水蒸气中的两性离子聚合物刷体系, 考虑两性离子聚合物-水氢键(P-W氢键)与两性离子聚合物链间两亲离子单体-单体键合(zwitterions complex)、 形成氢键与两性离子聚合物链构象的耦合特性, 研究水蒸气诱导的两性离子聚合物刷构象转变的机理和相行为。 研究发现, 随着水蒸气浓度的增加, P-W 氢键效应会使得两性离子聚合物刷溶胀; 两亲离子单体-单体键合效应会导致水分子将会被排出刷外,并会导致两性离子聚合物刷塌缩。 通过分析两性离子聚合物刷的相图发现, P-W 氢键效应在决定两性离子聚合物刷的相行为中起到主导作用, 在水蒸气增加过程中两性离子聚合物刷将会单调溶胀。 基于本文的分析, 可以预言, 由于 P-W 氢键效应, 两性离子聚合物刷可以吸附水蒸气, 当两性离子聚合物链接枝密度足够高时, 两性离子聚合物刷内的水分子将会被排出, 并会形成两亲离子单体-单体键合连接的凝胶状结构。
英文摘要
    We presented a theory to study switching of polyzwitterion brushes by water vapor. Our theory model takes account of polyzwitterion-water(P-W) hydrogen bonds and zwitterions complex. We found that P-W hydrogen bonds become a key element in inducing swelling of polyzwitterion brushes. Our results indicate, because of zwitterionic complexes, the polyzwitterionic brushes take up less water molecules, which lead to a decline in water volume fraction in polyzwitterion brushes. We also investigated the phase diagram of polyzwitterion brushes. It is clearly indicate P-W hydrogen bonds are key elements in inducing swelling of polyzwitterion brushes, and water vapor induce polyzwitterion brushes swell monotonically.On basis of our theory approach, we can predict that, because of P-W of hydrogen bonds, polyzwitterion brushes can adsorb water vapor; When the grafting density is too large, zwitterionic hybridization will lead to a zwitterionic complexe network formation of 3D polyzwitterion brushes.

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