폴리머 브러시

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폴리머 브러시는 표면에 연결된 폴리머로 구성된 표면 코팅에 붙여진 이름이다.^[1] 브러시는 테더링된 폴리머 층이 폴리머와 용매로 구성되는 용융 상태 또는 테더링된 체인이 사용 가능한 공간을 완전히 채우는 용융 상태일 수 있다. 이러한 폴리머 층은 실리콘 웨이퍼와 같은 평평한 기판이나 나노입자와 같은 고도로 곡선된 기판에 매어 질 수 있다. 또한, 폴리머는 일반적으로 병 브러시라고 이름 붙여지지만 다른 단일 폴리머 체인에 고밀도 테더로 묶을 수 있다.^[2] 또한 폴리머 체인 자체가 정전기 전하를 운반할 때 별도의 종류의 폴리일렉트로이트 브러시가 있다.

브러시는 접붙인 사슬의 밀도가 높은 것이 특징이다. 그 후 제한된 공간은 사슬의 강력한 확장으로 이어진다. 브러시는 콜로이드 안정화, 표면 간 마찰 감소, 인공관절 윤활제 공급 등에 사용할 수 있다.^[3]

폴리머 브러시는 Molecular Dynamics,^[2] Monte Carlo 방법,^[4] Brownian Dynamics 시뮬레이션,^[5] 분자 이론으로 모델링되었다.^[6]

구조

브러시 안의 고분자 분자는 서로 밀어내는 것(긴장 반발 또는 삼투압)의 결과로 부착 표면으로부터 멀리 뻗어 있다. 더 정확히 말하면,^[7] 그들은 도면에 묘사된 것처럼 부착점 근처에 더 길어지고 자유 끝에서 벌어지지 않는다.

보다 정확히 말하면, Milner, Witten, Cates에 의해 도출된 근사치 내에서,^[7] 주어진 체인에 있는 모든 모노머의 평균 밀도는 항상 사전 인자까지 동일하다.

${\displaystyle \phi(z,\rho )={\frac {\frac {\fract n}{\reason z}}}}$

${\displaystyle n(z,\rho )={\frac {2N}{\pi }}}\arcsin \left({\frac {z}{\rho }}}\오른쪽)}$

여기서 $\rho {\displaystyle }$ ${\displaystyle \rho}$은(는) 엔드 모노머의 고도이며 $N{\displaystyle }$ ${\displaystyle N}$은(는) 체인당 모노머 수입니다.

하나의 체인에 대해 위의 밀도 프로파일로 혼동된 모든 연결 체인의 엔드 모노머의 평균$$ 밀도 프로파일 $ϵ{\displaystyle }$ (${\displaystyle \rho }$) ${\displaystyle \epsilon (\rho )}$은 브러시 전체의 밀도 프로파일을 결정한다.

${\displaystyle \phi(z)=\int _{z}^{\\inflt }{\fract n(z,\rho )}{\pilon (\rho )\,{\rm {d}\rho}}}$

드라이 브러시는 일부 고도 $H{\displaystyle }$ ${\displaystyle H}$까지의 모노머 밀도가 균일하다$.$ 해당 모노머 밀도 프로파일은 다음과 같이 제공됨을 보여줄^[8] 수 있다.

${\displaystyle \epsilon _{\rm {dry}(\rho ,H)={\frac {\rho /H}{Na{\sqrt{1-\rho^{2}/H^{2}}:}}}$

$여기$서 ${\displaystyle a}$은(는) 모노머 크기입니다.

단일 체인에 대한 위의$$ 모노머 밀도 $프로파일{\displaystyle }$ n${\displaystyle }$(${\displaystyle z}$ ,${\displaystyle \rho }$) ${\displaystyle n(z,\rho )}$은 브러시의 총 탄성 에너지를 최소화한다.

${\displaystyle U=\int _{0}^{\infty }\epsilon (\rho )\,{\rm {d}}\rho \,\int _{0}^{N}\,{\rm {d}}n\,{\frac {kT}{2Na^{2}}}\left({\frac {\partial z(n,\rho )}{\partial n}}\right)^{2}}$

에 표시된 것처럼 최종 모노머 밀도 프로파일 ${\displaystyle ϵ}$( ${\displaystyle )}$ )$${\$displaystyle \epsilon$(\$rho )}$에 관계없이$.$^[9][10]

마른 브러시에서 모든 브러시로

따라서 브러시의 구조는 브러시 밀도 프로파일 ${\displaystyle \varphi }$ (${\displaystyle }$z${\displaystyle }$) ${\displaystyle \phi (z)}$에서 도출할 수 있다$.$^[10] 실제로 자유단 분포는 단순히 건조한 브러시의 자유단 분포와 밀도 프로파일의 콘볼루션일 뿐이다.

${\displaystyle \epsilon(\rho )=\int_{\rho }^{\inflt }-{\rm{d}\rm {{d}\$$$$H}\epsilon _{\rm {dry}(\rho ,H)}$.

이에 따라 브러시 탄성 자유 에너지는 다음과 같이 주어진다.

${\displaystyle {\frac {F_{\rm {el}}{$$$$T}}={\frac{\pi^{2}}:{24N^{2}a^{5}}\int_{0}^{$0}{\$inflt$}\{0}}{\$rm {d}\pi(z){\rm {d}\d$}\}{\$rm$ {$d$

이 방법은 동일한 종의^[10] 폴리머 브러시에서 폴리머 용융의 습윤 특성을 유도하고 매우 비정상적인 비중심성 적층 구조를 산출할 수 있는 복합체 라멜레^[11] 사이의 미세한 침투 비대칭을 이해하기 위해 사용되어 왔다.^[12]

적용들

폴리머 브러시는 영역 선택적 증착에 사용할 수 있다.^[13] 영역 선택적 증착은 대체 전 표면에서 물질의 위치적 자가 정렬을 위한 유망한 기법이다.

참고 항목

• 덴드론화 고분자

참조