Patchy粒子聚集的统计力学研究

doi:10.7503/cjcu20140174

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (7): 1579.doi: 10.7503/cjcu20140174

Patchy粒子聚集的统计力学研究

洪晓钟¹, 顾芳², 李江涛², 王海军^2,^3,⁴()

1. 河北大学物理科学与技术学院, 2. 化学与环境科学学院,3. 河北省化学生物学重点实验室, 保定 071002
4. 中国科学院国际材料物理中心, 沈阳 110016

收稿日期:2014-03-04 出版日期:2014-07-10 发布日期:2014-05-28
作者简介:联系人简介: 王海军, 男, 博士, 教授, 主要从事高分子统计理论研究. E-mail: whj@mail.hbu.cn
基金资助:
基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 21374028, 21306034)、河北省自然科学基金(批准号: B2014201103)和河北省高等学校科学技术研究项目(批准号: QN20131079)资助

Statistical Properties on the Aggregation of Patchy Particles^†

HONG Xiaozhong¹, GU Fang², LI Jiangtao², WANG Haijun^2,^3,^4,^*()

1. College of Physical Science and Technology, 2. College of Chemistry and Environmental Science, 3. Chemical Biology Key Laboratory of Hebei Province, Hebei University, Baoding 071002, China
4. International Center for Materials Physics, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China

Received:2014-03-04 Online:2014-07-10 Published:2014-05-28
Contact: WANG Haijun E-mail:whj@mail.hbu.cn
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.21374028, 21306034), the Natural Science Foundation of Hebei Province, China(No B2014201103) and the Youth Foundation of Educational Committee of Hebei Province, China(No QN20131079)

摘要/Abstract

摘要：

应用统计力学原理对A_aB_b型Patchy粒子的聚集过程进行研究, 考察了典型平均物理量在聚集过程中的变化情况. 首先基于配分函数导出体系的平衡自由能及描述Patchy粒子之间联接作用的质量作用定律, 进而获得团簇的数量分布函数. 进一步给出Patchy团簇的数均和重均聚合度以及物理凝胶化条件, 探讨了凝胶化区域与Patchy粒子数之间的依赖关系. 同时给出Patchy团簇生长的微分动力学方程, 并进行了相应的Monte Carlo模拟. 本文旨在揭示Patchy粒子的内在和外在因素对体系聚集态结构的影响, 为实现对Patchy粒子体系的有效调控提供理论依据.

关键词: Patchy粒子, 数量分布函数, 物理凝胶化, Monte Carlo模拟

Abstract:

The aggregation of patchy particle with distinct patchy was investigated by the statistical mechanical method, in which the change in some average physical quantities with degree of association was of the particular interest. Specifically, the equilibrium free energy and laws of mass action describing the two types of associations were derived by the constructed partition function, and then the size distribution of patchy clusters was obtained. Based on these results, the number- and weight-average degrees of association, the gelation condition as well as the dependence of pre-gel and post-gel regimes on the patchy number were discussed. Furthermore, the kinetic differential equation for description of the growth of patchy clusters was proposed and used to perform the Monte Carlo simulation. The consistence between simulation and analytical results demonstrate the validity of the kinetic differential equation. An aim is attempted to correlate thermodynamic and dynamic conditions with the degrees of association, and thereby provide possible clue for regulating the aggregated and phase structures of patchy particles.

Key words: Patchy particle, Size distribution, Physical gelation, Monte Carlo simulation

中图分类号:

O631.1

TrendMD:

洪晓钟, 顾芳, 李江涛, 王海军. Patchy粒子聚集的统计力学研究. 高等学校化学学报, 2014, 35(7): 1579.

HONG Xiaozhong, GU Fang, LI Jiangtao, WANG Haijun. Statistical Properties on the Aggregation of Patchy Particles^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(7): 1579.

图/表 2

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	(Ed.: W, Z)

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