MATLAB聚合物共混自组装行为动态模拟系统

资 源 简 介

基于相场动力学理论，模拟聚合物共混体系在不同条件下的自组装演化过程。系统支持多组分相分离可视化，可调控温度、浓度等外部参数，分析其对自组装形貌的影响，为材料设计提供理论依据。

详 情 说 明

聚合物共混自组装行为动态模拟系统

项目介绍

本项目是一个基于相场动力学理论的聚合物共混体系自组装行为模拟系统。系统通过数值求解Cahn-Hilliard相场方程，模拟多组分聚合物体系在不同条件下的微观相分离过程，实现对自组装演化过程的动态追踪和定量分析。该系统适用于研究聚合物共混材料的形貌形成机制、动力学行为以及外部参数对自组装结构的影响。

功能特性

• 多组分体系模拟：支持二元及多元聚合物共混体系的相分离过程模拟
• 参数灵活调控：可调节温度、浓度、Flory-Huggins相互作用参数等关键变量
• 动态演化追踪：实时记录并可视化时间依赖性的结构演化过程
• 多样化初始条件：支持随机分布、预设图案等多种初始浓度分布设置
• 边界条件可选：提供周期性边界和固定边界两种边界条件
• 定量结构表征：自动计算特征尺寸、界面曲率、有序度参数等量化指标
• 高效数值算法：采用傅里叶谱方法加速计算，结合自适应时间步长控制

使用方法

输入参数设置

1. 体系参数配置：设置聚合物组分数量、链长、相互作用参数等基本属性
2. 初始条件定义：选择初始浓度分布类型（随机或预设），设定体系尺寸
3. 模拟参数调整：配置温度场、时间步长、总时长和网格分辨率
4. 边界条件选择：根据模拟需求设定周期性或固定边界条件

运行模拟

执行主程序启动模拟计算，系统将自动进行数值求解并实时显示演化过程。

结果输出

• 动态可视化：生成浓度场随时间变化的二维/三维动画
• 稳态结构分析：输出平衡态下的相分离形貌图像
• 定量数据导出：提供特征尺寸分布、有序参数变化曲线等数据
• 结构表征结果：包括傅里叶变换谱和界面能计算值
• 参数分析报告：生成参数敏感性分析文档

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 内存：至少8GB RAM（推荐16GB以上用于三维模拟）
• 存储空间：至少1GB可用空间
• 软件依赖：MATLAB R2018a或更高版本
• 可选组件：ParaView（用于三维结果后处理）

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，包括相场方程数值求解算法的实现、傅里叶谱方法计算引擎、自适应时间步长控制逻辑、初始条件生成器、边界条件处理器、动态可视化渲染组件以及多种定量分析工具（如特征尺寸统计、有序度计算、傅里叶谱分析等）。该文件通过模块化设计实现了从参数输入、模拟计算到结果输出的完整工作流程。