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高分子自组装已发展到精确构建更大尺度、更复杂组装体的阶段。逐级自组装是构筑复杂多级结构的重要方法。在逐级自组装中,通常先利用高分子的自组装形成胶束等初级组装体,然后利用初级组装体的进一步组装形成多级结构。因此,发展可实现初级组装体再组装的方法具有重要的意义和价值。本文提出了利用胶束对高分子的排空作用来实现初级组装体再组装的设想,并通过实验方法验证了该设想,探讨了外加聚合物分子量及浓度对组装体结构及其形成动力学的影响,进而运用自洽场理论计算揭示了组装机理。此外,研究初级组装体的组装过程并阐明其动力学可实现多级结构的可控制备。因此,本文还运用布朗动力学模拟,研究了两端修饰有聚合物的纳米棒在疏水作用下的组装动力学,考察了聚合物溶解性、纳米棒长度和浓度等对组装动力学影响,阐明了高分子逐步聚合理论对组装动力学的适用性。研究工作为高分子多级组装的研究提供了一种操作简单的方法,可为多级结构的设计和制备提供思路。 本文由以下三个部分组成: (1)通过聚(γ-苄基-L-谷氨酸酯)-g-聚乙二醇(PBLG-g-PEG)的自组装制备了纺锤状胶束,并向溶液中加入PEG,实现了纺锤状胶束的再组装。考察了外加PEG分子量和浓度对组装体结构及其组装动力学的影响。在此基础上,运用自洽场理论,计算了纺锤状胶束以不同角度相互靠近时的平均力势,阐明了胶束间的相互作用能。研究表明,纺锤状胶束可在排空作用下形成平行排列和放射状排列的聚集体结构,其组装是一个热力学驱动、动力学控制的过程。 (2)通过控制溶剂条件,制备PBLG-g-PEG的环状胶束;向溶液中加入PEG,实现了环状胶束的再组装;探讨了外加PEG分子量等对组装体结构及其组装动力学的影响。研究发现,环状胶束的组装是一个先以肩并肩的形式组装形成一维串状结构、二维片状结构,再通过面对面组装形成三维堆积结构的过程。运用自洽场理论,计算了环状胶束以面对面和肩并肩组装时的平均力势,阐明了环状胶束的组装动力学机理。 (3)除了排空作用,研究了初级组装体在疏水作用下的组装行为。构建了两端修饰有疏水聚合物的纳米棒模型,利用布朗动力学模拟研究了其组装行为,考察了溶剂选择性、纳米棒长度和纳米棒浓度等因素对组装行为的影响。研究表明,纳米棒可发生类似于高分子聚合的组装行为,在大部分情况下,其动力学符合高分子逐步聚合原理。但是,当纳米棒浓度较高或聚合物溶解性较好时,纳米棒的增长难以用逐步聚合原理来描述。