高分子薄膜体系的相分离和去润湿耦合行为

本基金申请课题旨在通过温控AFM、温控X-光电子能谱（XPS）以及温控X-射线薄膜反射仪（XR）、同步辐射GIUSAS、温控的光学显微镜等原位实验手段，原位在线跟踪多相多组分薄膜在不同基底上，其相分离和去润湿耦合行为：即对于相分离快于去润湿体系，探讨不同组成体系的相分离对去润湿动力学行为的影响；对于去润湿快于相分离的体系，研究组成如何影响这个复杂动力学过程，去润湿如何影响相分离动力学；对于相分离和去润湿速度相当的体系，探讨二者相互影响规律。获得组成、膜厚等对浓度涨落诱导的去润湿行为以及相分离和去润湿耦合行为的影响规律。通过理论模拟研究揭示相分离和去润湿耦合行为的机理。综合实验和模拟结果，提出具有一定普适性的多相多组分高分子薄膜相分离和去润湿耦合模型，描述二者相互影响的规律，从而为多相多组分聚合物膜材料的设计和结构性能的调控提供依据。

项目通过温控原子力显微镜(AFM)、同步辐射掠入射（GISAXS）、温控X-光电子能谱(XPS)等原位实验研究手段以及结合计算机模拟方法，探讨多相多组分薄膜去润湿和相分离耦合行为，并考察受限强度、膜厚、组成等对相分离、去润湿及其二者耦合行为的影响。并获得了如下创新成果：1、模拟揭示了星形三嵌段共聚物不同受限条件下导致不同微相分离结构的根源；2、以多层膜体系作为相分离远快于去润湿的模型体系，一方面实验和理论模拟相结合揭示了双层膜体系【PS/PMMA】下层膜厚的增加引起去润湿快速下降的根源是上层穿透下层并成为下层的粘性阻力所致，进一步研究复杂三层膜【低粘度的PS/高粘度PMMA（厚度HM）/低粘度PMMA（厚度HL）】的去润湿行为，并提出接触角和沟渠竞争的机理阐释了类固体基底的膜厚导致去润湿速率非单调变化的新现象；3、提出改变组成和膜厚控制相分离和去润湿相对速率的观点，并揭示了膜厚导致三种不同的动力学机理的根源，同时阐明了组成导致不同复杂相分离和去润湿耦合动力学过程的成因。