前言：

"自1991 年法国物理学家、诺贝尔物理学奖得主P. G. de Gennes 正式命名“软物质”概念以来，软物质物理学得到了迅猛的发展，不仅大大拓展了物理学的研究对象，更为重要的是，它对基础研究尤其是与诸如生命现象等非平衡现象密切相关的物理学提出了重大挑战。多组分聚合物体系作为软物质物理研究领域最为重要的研究对象之一，在熵效应主导下能够自组装形成多尺度下的有序结构，其丰富的结构、迷人的物理性质以及巨大的实用性吸引了各个领域大批的研究者，在基础研究和实际应用开发方面的丰硕成果极大地推动了科技发展和社会进步。

从物理学的角度来讲，如何理解多组分聚合物体系的相行为，探寻其结构演化、形成及调控机理，揭示组装结构与材料性质之间的关系，一直是物理学家追寻的目标。本书以笔者博士期间以及近些年来从事多组分聚合物体系相行为研究的工作为基础，从基本概念、基本理论到模拟方法与实现流程，再到具体的结果讨论与分析，详细介绍了不同多组分聚合物体系相行为研究的过程和所取得的成果及意义，主要包括多组分聚合物共混体系的受限自组装、掩膜诱导的光敏性多组分聚合物共混体系的自组装以及纳米粒子/ 聚合物复合体系的自组装。期望通过本书的介绍，一方面与国内外同行进行切磋交流，另一方面也为初次接触该领域的学生提供一些切实的、可操作性强的指导和参考。

全书共分六章。第1 章为绪论，主要是软物质的基本概念、常见类型以及多组分聚合物体系自组装的简要概述。第2 章主要介绍多组分聚合物体系相分离热力学及动力学理论，并对基于聚合物粗粒化模型的一些常用模拟方法进行简要介绍。第3 章主要介绍多组分聚合物共混体系的受限自组装研究工作，主要探讨受限环境以及体系自身性质对自组装结构形成演化的影响。第4 章主要介绍耦合光化学反应的光敏性多组分聚合物体系在掩膜诱导下的自组装行为的研究工作。第5 章主要介绍聚合物/ 纳米粒子复合体系的自组装行为研究成果。第6 章是全书的总结和展望。在本书的附录部分，给出了本书介绍的几类多组分聚合物体系本体自组装模拟的Fortran 程序，供初学者参考使用。

由于时间和水平有限，书中疏漏之处在所难免，敬请读者不吝指正，不胜感激。

潘俊星

2021 年6 月10 日于山西师范大学

目录：

"第1 章  绪论 001

1.1　软物质 002

1.1.1　常见的软物质 003

1.1.2　软物质的特性 006

1.1.3　软物质的自组织和自组装 008

1.2　多组分聚合物体系 010

1.3　本章小结 015

参考文献 017

第2 章  多组分聚合物体系相分离理论与模拟方法019

2.1　复相分离热力学 020

2.2　复相分离动力学 027

2.3　常用模型及模拟方法介绍 029

2.3.1　聚合物链的粗粒化模型 029

2.3.2　分子动力学模拟方法 031

2.3.3　有限差分法 034

2.3.4　元胞动力学方法 035

2.3.5　自洽场理论方法 038

2.3.6　蒙特卡罗方法 040

2.3.7　耗散粒子动力学方法 043

2.4　本章小结 045

参考文献 045

第3章  受限诱导的多组分聚合物体系的自组装 049

3.1　引言 050

3.2　 平板受限诱导的多组分聚合物体系自组装 053

3.2.1　W-B 相互作用对有序结构的影响 057

3.2.2　单体间相互作用对有序结构的影响 062

3.2.3　受限程度（板间距）对有序结构的影响 063

3.2.4　三维薄膜计算结果与讨论 066

3.3　 圆柱受限诱导的多组分聚合物体系自组装 069

3.3.1　AB/C 三组分体系的圆柱受限自组装 070

3.3.2　AB/NPs 三组分体系圆柱受限自组装 072

3.4　 球形受限诱导的多组分聚合物体系自组装 074

3.5　本章小结 077

参考文献 078

第4章  掩膜诱导的光敏性多组分聚合物体系的相行为 081

4.1　引言 082

4.2　模型与计算方法 084

4.3　相行为分析 087

4.3.1　条纹掩膜诱导的相行为 087

4.3.2　同心圆掩膜诱导下的相行为 093

4.3.3　交叉条纹掩膜诱导下的相行为 097

4.4　本章小结 103

参考文献 103

第5章  纳米粒子填充的多组分聚合物体系的相行为 105

5.1　引言 106

5.2　模型与方法 110

5.3　 纳米棒掺杂的多组分体系本体自组装 112

5.3.1　 掺杂A-like 纳米棒的简单二元混合物的相行为 112

5.3.2　 掺杂C-like 纳米棒的AB/C 混合体系的相行为 114

5.3.3　 掺杂B-like 纳米棒的AB/C 混合体系的相行为 118

5.4　 受限诱导的纳米棒/ 聚合物体系相行为 119

5.5　本章小结 121

参考文献 122

第6 章  总结与展望 125

附录  程序实例 131

S1  有限差分法模拟两嵌段共聚物本体自组装Fortran 程序实例 132

S2  元胞动力学方法模拟两嵌段共聚物/均聚物本体自组装Fortran 程序实例 136

S3  元胞动力学方法模拟两嵌段共聚物/ 两嵌段共聚物本体自组装Fortran 程序实例 138

S4  元胞动力学方法模拟三元均聚物混合物本体自组装Fortran 程序实例 143

S5  CH(Cahn-Hilliard theory) /BD(Brownian Dynamics theory)联用方法模拟嵌段共聚物/纳米棒复合体系自组装Fortran     程序实例 146

后记 156