使用平均場模型評(píng)估NIPS(非溶劑誘導(dǎo)相分離)過程

溶劑蒸發(fā)和相分離是聚合物膜生產(chǎn)中的重要過程。模擬被用于評(píng)估相互作用、初始條件等對(duì)膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。在J-OCTA和OCTA案例中，耗散粒子動(dòng)力學(xué)(DPD)、粗粒化MD和平均場方法應(yīng)用于定向自組裝(DSA)[1]、電極漿料涂層[2]和旋轉(zhuǎn)涂層[3]。NIPS(非溶劑誘導(dǎo)相分離)是一種生產(chǎn)細(xì)多孔膜的技術(shù)。在近期發(fā)表的幾篇論文中，考慮了流體力學(xué)效應(yīng)[4]、DPD[5]、SCFT[6]、聚合物組分的玻璃化轉(zhuǎn)變[7,8]、粘彈性[9]和嵌段共聚物[10]的多尺度計(jì)算，詳見文末的參考文獻(xiàn)。本文給出了MUFFIN模塊中平均場的2D樣例：本例基于Flory Huggins自由能模型，參數(shù)取自參考文獻(xiàn)[4][6]。如圖1所示，計(jì)算域的上半部分為非溶劑，下半部分為含有聚合物、溶劑和非溶劑混合物的膜。當(dāng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算開始時(shí)，非溶劑滲透到膜的下半部分；而膜中的溶劑擴(kuò)散到上半部分。由于聚合物可溶于溶劑，但不溶于非溶劑，因此會(huì)發(fā)生相分離。以這些計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，就能將參考文獻(xiàn)中討論的效應(yīng)考慮在內(nèi)。

圖1.考慮NIPS過程的聚合物膜中相分離的時(shí)間演變，綠色和藍(lán)色區(qū)域分別代表聚合物和非溶劑組分

參考文獻(xiàn)：

[1] https://www.j-octa.com/cases/caseA26/

[2] https://www.j-octa.com/cases/caseA36/

[3] https://octa.jp/components/muffin/

[4] Soft Matter,13, 3013, (2017)

[5] J. Membrane Sci., 599, 117826, (2020)

[6] (日文版) https://unit.aist.go.jp/cd-fmat/ja/c-dmd/ja/freport/contents/fr220118_3-07.pdf

[7] ACS Macro Lett., 9, 1617-1624, (2020)

[8] J. Membrane Sci., 619, 118779, (2021)

[9] J. Chem. Phys., 154, 104903, (2021)

[10] ACS Appl. Mater. Interfaces, (2023) https://doi.org/10.1021/acsami.3c03126

（文章來源：轉(zhuǎn)載自J-Octa官網(wǎng)）

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