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聚电解质刷浸没于纳米粒子溶液中



图1 聚电解质刷浸没于纳米粒子溶液中

体系示意图如图1所示。一平面聚电解质刷, 平均每条接枝的聚电解质链占据的面积为$\sigma $. 假设链节的链的Kuhn 长度$b$与溶液Benjerum 长度$l_{\mathrm B}$ 同数量级, 这保证链不被静电相互作用强烈拉伸,仍然保持为柔性链。接枝链链长为$N$,溶液中纳米粒子大小为链节大小的$P$倍。接枝链带电分率为$\alpha$,一个纳米粒子所带电量为$Z$。本文暂只考虑聚电解质链和纳米粒子的电荷符号相同的情形。设溶液中接枝高分子、纳米粒子、反离子的体积分数分别为$\phi_{\mathrm N} (z)$、$\phi_{\mathrm P} (z)$、$\phi_{\mathrm C} (z)$,本体溶液中,纳米粒子的体积分数为$\varPhi$。

我们现在应用强拉伸理论研究这个体系。

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Emden-Lane边值问题变分迭代法

参考文献:Eur. Phys. J. Plus (2017)132: 251

Emden-Lane边值问题:

\begin{equation} \begin{split} & u''(x)+\frac{\alpha}{x}u'(x)=f(x,u) \\ & u'(0)=0, au(1)+bu'(1)=c \end{split} \label{Emden-Lane} \end{equation}

根据变分迭代法,得校正泛函:

\begin{equation} u_{n+1}(x)=u_n(x)+\int_0^x\lambda(s)\left( u_n''(s)+\frac{\alpha}{s}u_n'(s)-f(s,\widetilde{u}_n) \right) \mathrm ds \label{correctionalfunc} \end{equation}

其中,$\widetilde{u}_n$为限制变分$\delta \widetilde{u}_n=0$。

下面求$\lambda(s)$。

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