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研究方向

刘鸿博士当前研究兴趣包含开发结合化学反应的介观尺度模拟方法,以及固体表面接枝聚合物链的物理性质等。在耗散粒子动力学中结合蒙特卡罗随机反应思想,开发出了可用于研究扩散/聚合协同作用的反应模型(J. Chem. Phys., 2007, 127, 144903)。另外,开发了一种在二维耗散粒子动力学模拟中避免键穿透发生的实用方法(J. Chem. Phys., 2008, 129, 024902),这种方法对于聚合物链动力学行为的描述可以达到很满意的效果,与Tildesely, Briels以及Kartunnen等国际著名物理学家所提出的方法有异曲同工之妙(Fig. 1)。另外,利用粗粒化分子动力学方法构建了平板上的表面引发聚合反应(SIP)模型 (Macromolecules, 2009, 42, 2863),并且首次提出了已生长链对未饱和引发剂有普遍的“屏蔽效应”的存在(Fig. 2)。对于SIP反应的研究,后期又进一步扩展到对不同几何结构表面上所诱导的表面引发聚合反应。例如,研究了在孔穴中引发的SIP反应体系中 (ACS Macro Lett., 2012, 1, 1249),接枝链的多分散性系数(PDI)和分子量如何依赖于接枝表面的曲率值(Fig. 3)。研究发现,取决于如何设定终止反应的条件,PDI和接枝表面曲率之间有着不同的依赖关系,这一点比北卡州立大学J. Genzer教授等人的预测更加全面,从而更广泛地揭示了二者的依赖关系。此外,还研究了通过SIP反应对纳米粒子表面进行改性的工艺中的主控因素(Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15,15356),结果显示制备合理尺寸或合理尺寸分布的纳米粒子对于控制接枝链的PDI以及进一步控制其在高分子基底中的分散是至关重要的(Fig. 4)。另外还研究了环氧树脂体系中组分扩散与固化反应协同作用下,交联网络状产物的组成和力学性能 (Macromolecules, 2011, 44, 8650)。本工作提出了一种多尺度的模拟方案,结果显示组分界面之间相互扩散的程度对于交联网络状产物的性能有着很大的影响(Fig. 5)。

刘鸿博士致力于功能性高分子材料的理论设计与模拟研究,并进一步将研究扩展到功能性高分子材料疏水性能的微观机理,开发复杂聚合物体系的多尺度模拟方法,以及大分子自组装过程的研究等方面.

Fig.1




Fig.2