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在高排斥力嵌段共聚物/均聚物混參系統之Frank-Kasper相及其形成機制之研究

為了解決hcp系統的問題，作者穆斯塔法‧侯賽因 這樣論述：

嵌段共聚物自組裝可利用調整排斥力強度及組成的方式提供我們得到不同規則排列的奈米結構之方法。然而，在wet brush的條件下，將一個能均勻混到其中一微相結構中的均聚物混摻至嵌段共聚物中是一個能有效調控自組裝結構的方式。在高度不對稱的組成中，嵌段共聚物會形成微胞，這些微胞會進而排列成一個三維向度的結構，而這些立體結構中以體心立方結構最為對稱。近年的理論研究發現，當構型高度不對稱且主成分鏈鍛的Kuhn length較小時，若嵌段共聚物系統可形成微胞，則這些微胞會趨向形成Frank-Kasper相。此時，為了減少冠狀區域的高分子鏈鍛產生packing frustration，微胞中的球核區與冠狀區

域之介面會形變成Voronoi cell的形狀。在此研究中，我們利用強排斥力嵌段共聚物:聚苯乙烯-共-聚二甲基矽氧烷混摻聚苯乙烯均聚物，將系統調控在組成不對稱的區域來系統性的探討其自組裝結構及相行為。從先前文獻的結果得知，聚苯乙烯-共-聚二甲基矽氧烷屬於構型對稱的系統，此系統不應形成Frank-Kasper相。然而，聚苯乙烯與聚二甲基矽氧烷之間有極大的排斥力，因此趨向形成微胞來降低介面自由能。然而，我們發現即使在高度組成不對稱的情況下，由於純的嵌段共聚物擁有較強的排斥力，使得介面自由能主導整體自組裝行為，而形成六方堆積柱狀結構。若混摻一種比共聚物之聚苯乙烯鏈鍛還小分子量的聚苯乙烯均聚物，此時系

統會形成微胞結構，代表聚苯乙烯均聚物與共聚物之聚苯乙烯在冠狀區域中相互混合。於此系統中，聚二甲基矽氧烷所形成之球核主要會以體心立方結構的方式排列。有趣的是，在靠近六方堆積柱狀結構的附近，我們發現當均聚物分子量較小時，微胞將排列成Frank-Kasper σ 相。在升溫過程中，由於lattice fluctuation的緣故，使得微胞從近似準晶結構轉變成體心立方結構。此研究說明，即便在構型對稱的系統中，仍可利用混摻均聚物的方式來得到Frank-Kasper σ 相。