嵌段共聚物Single plumber′s nightmare网络结构的动力学构筑方案

嵌段共聚物通过自组装行为在纳米尺度上形成的三维网络状有序结构在许多领域均具有非常重要的潜在应用价值,受到了高性能材料科学领域研究人员的广泛关注,尤其是其中的单螺旋(Single gyroid)网络状有序结构、单金刚石(Single diamond)网络状有序结构和Single plumber′s nightmare(SPN)网络状有序结构,一直是三维光子晶体研究领域关注的热点之一。虽然采用调节链拓扑结构、共混和多组分等方法在嵌段共聚物体系中发现了前2种网络状有序结构的稳定相区,但是对于SPN网络状有序结构,目前还尚未找到有效的办法来稳定该网络状有序结构。有鉴于此,通过设计B1A1B2A2C3B3、B1A1B2A2C3、B1A1C2B2A2C3、B1A1C2A2C3和B1C1A1C2A2C3快速组分变化线形多嵌段共聚物体系,并基于稳定的简单立方堆积球状有序结构利用C嵌段组分由B组分到A组分的快速转变构造不稳定状态,研究了从这些不稳定状态出发的非平衡态结构演化动力学过程及其机理以及C嵌段位置、数目和长度的影响。研究发现,在C嵌段的组分发生快速转变之后,相应的非平衡态结构演化动力学过程可以在较为宽广的A组分体积分数范围内最终到达亚稳定的SPN网络状有序结构,这可能主要是由于简单立方堆积球状有序结构的对称性与SPN网络状有序结构的对称性均属于第221号空间群。