论文摘要
采用拉伸分子动力学方法（Steered Molecular Dynamics）和蒙特卡洛方法（Monte Carlo）相结合,研究了吸附在表面附近的聚乙烯单链的构象及其力学行为。本工作大体上可以分为两个方面：一个方面,研究了链被吸附在一个表面的情况,首先用一个理想弹簧垂直拉伸一个强吸附表面上的聚乙烯单链的一端。在拉伸剥离的过程中,研究了链的构象特征,像均方末端距,均方回转半径<S2>xy、<S2>z：,形状因子<δ>,扭角状态分布；链的热动力学特征,像平均吸附能<Esurface>,平均总能,平均拉伸力；等参数。从理想弹簧测量到的平均力的曲线上出现了一个力的平台,这与实验结果非常一致。在研究这个平台力与拉伸速度的关系时发现：当速度v<10-2（?）/ps时,不随速度的变化而变化；当速度v>10-2A／ps时,随着拉伸速度的增加而迅速上升。按顺序拉伸和释放这条链,观察到有趣的力回滞现象,并与实验结果进行了比较。当聚乙烯单链的一端与吸附表面成一定倾斜角拉伸时,发现通过理想弹簧测量到的平均吸附力与倾斜角θ在θ>20°的范围里总保持线性关系,并且其斜率随着拉伸速度的增加而增加。在θ<20°的范围里,趋向于一个定值78.0 pN。当聚乙烯单链从中间1／3处被拉伸时,通过理想弹簧可测量其平均力,发现在拉力与拉伸距离的曲线上出现了两个平台,这与实验结果也非常一致。第二个方面,研究了链被吸附在两个平行面之间的情况。即一条聚乙烯单链在两个吸附表面间进行拉伸剥离时的构象变化及热动力行为。在拉伸剥离的过程中,研究了链的构象特征,像均方末端距<R2>,均方回转半径<S2>xy、<S2>z,形状因子<δ>,分段密度分布,微结构参数<Ptail> , <Ptrain>,<Pbridge>and<Ploop>;链的热动力学特征,像平均吸附能< Esurface>,平均总能,平均拉伸力等。发现在速度为v=3.0A／ps时,链能够在垂直方向被拉伸到最大距离。对于大的拉伸速度,像v=4.0 （?）/ps,链几乎只停留在被固定的表面上。另外,在研究拉伸中,拉力的关系时,力谱上出现了一个峰。当速度v<10-2（?）/ps时,峰值max不随速度的变化而变化；当速度v>10-2（?）/ps时,峰值max随着拉伸速度的增加而迅速上升,这表明在这个模型中,拉伸速度10-2（?）/ps仍然是平衡态拉伸和非平衡态拉伸的临界点。这些结果能够帮助我们对高分子吸附现象的认识。