确定液晶态接枝高分子的相变行为相关参数的方法和设备
阅读：912发布：2020-05-21
专利汇可以提供确定液晶态接枝高分子的相变行为相关参数的方法和设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了确定 液晶 态接枝高分子的 相变 行为相关参数的方法和设备，所述方法包括：(1)确定液晶态接枝高分子的初始 力 场函数；(2)使液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化至液晶态接枝高分子呈 热力学 平衡状态；(3)确定液晶态接枝高分子的 密度 分布函数；(4)确定液晶态接枝高分子的当前力场函数；(5)确定当前力场函数的自洽收敛性；(6)确定液晶态接枝高分子的相变相关参数。该方法可以高效地生成大量的统计抽样样本，直接对高分子构象进行统计 采样 ，获得微观结构信息，快速地将液晶态接枝高分子演化到 热力学平衡 态，以及较为精确地计算液晶态接枝高分子的热力学量和序参量，并获取液晶态接枝高分子的相变相关参数。，下面是确定液晶态接枝高分子的相变行为相关参数的方法和设备专利的具体信息内容。
1.一种确定液晶态接枝高分子的相变行为相关参数的方法，其特征在于，包括：
(1)确定所述液晶态接枝高分子的初始力场函数；
(2)使所述液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化至所述液晶态接枝高分子呈热力学平衡状态；
(3)对所述连续构象变化过程中所述液晶态接枝高分子的构象进行统计，得到所述液晶态接枝高分子的密度分布函数；
(4)基于步骤(3)中得到的密度分布函数，确定所述液晶态接枝高分子的当前力场函数；
(5)确定所述当前力场函数的自洽收敛性；
(6)如果所述当前力场函数自洽收敛，对所述液晶态接枝高分子进行拉伸或压缩，基于步骤(3)中得到的密度分布函数，确定所述液晶态接枝高分子的相变相关参数；如果所述当前力场函数非自洽收敛，以所述当前力场函数作为所述初始力场函数，重复所述步骤(2)至(6)，至所述当前力场函数自洽收敛。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液晶态接枝高分子为高分子刷，优选为接枝在两块平行板之间的高分子刷，
任选地，所述相变相关参数为相变温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始力场函数是通过昂萨格模型和平均场近似方法获得的，
优选地，所述初始力场函数为：
其中，ω(r,u)为随空间坐标r，取向坐标u变换的力场，d为单体单元的直径长度，lp为接枝高分子的刚性强度值，ρ(r,u)为接枝高分子的密度分布函数，u'为取向坐标变量，β＝1/T，T为温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，使所述液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化是通过以下步骤进行的：
随机生成一个取向坐标及角度，使所述液晶态接枝高分子中的随机链段按照所述取向坐标及角度进行刚性转动，其中，所述角度的范围为0～360度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，对所述连续构象变化过程中所述液晶态接枝高分子的构象进行统计是采用MPI并行计算环境、利用简单统计方法进行的，
优选地，所述密度分布函数为：
其中：M为统计样本数目，r为空间坐标，u为取向坐标，Ri(s)为第i个样本的第s个单体的空间坐标，ui(s)为第i个样本的第s个单体的取向坐标。
6.一种确定液晶态接枝高分子的相变行为相关参数的设备，其特征在于，包括：
初始力场函数确定单元，用于确定所述液晶态接枝高分子的初始力场函数；
随机构象生成器，用于使所述液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化至所述液晶态接枝高分子呈热力学平衡状态；
统计单元，用于对所述连续构象变化过程中所述液晶态接枝高分子的构象进行统计，确定所述液晶态接枝高分子的密度分布函数；
当前力场函数确定单元，用于基于所述统计单元确定的密度分布函数，确定所述液晶态接枝高分子的当前力场函数；
判断单元，用于确定所述当前力场函数的自洽收敛性；
相变相关参数确定单元，用于在所述当前力场函数自洽收敛时，对所述液晶态接枝高分子进行拉伸或压缩，并基于所述统计单元确定的密度分布函数，确定所述液晶态接枝高分子的相变相关参数。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述液晶态接枝高分子为高分子刷，优选为接枝在两块平行板之间的高分子刷，
任选地，所述相变相关参数为相变温度。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述初始力场函数确定单元通过昂萨格模型和平均场近似方法确定所述初始力场函数，
优选地，所述初始力场函数为：
其中，ω(r,u)为随空间坐标r，取向坐标u变换的力场，d为单体的直径长度，lp为接枝高分子的刚性强度值，ρ(r,u)为接枝高分子的密度分布函数，u'为取向坐标变量。
9.根据权利要求6所述的设备，所述随机构象生成器通过以下步骤使所述液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化：
随机生成一个取向坐标及角度，使所述液晶态接枝高分子中的随机高分子链段按照所述取向坐标及角度进行刚性转动，其中，所述角度的范围为0～360度。
10.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述统计单元采用MPI并行计算环境、利用简单统计方法对所述连续构象变化过程中所述液晶态接枝高分子的构象进行统计，优选地，所述密度分布函数为：
其中：M为统计样本数目，r为空间坐标，u为取向坐标，Ri(s)为第i个样本的第s个单体的空间坐标，ui(s)为第i个样本的第s个单体的取向坐标。
确定液晶态接枝高分子的相变行为相关参数的方法和设备
技术领域
[0001] 本发明涉及材料技术领域，具体地，涉及确定液晶态接枝高分子的相变行为相关参数的方法和设备。
背景技术
[0002] 液晶态高分子刷是由既具有晶体的各项异性又具有液体的流动性的小分子基团所聚合而成的高分子链。在生物体中广泛的存在由这种液晶态的高分子所构成的结构，研究液晶态高分子刷在几何空间受限下的响应行为对于探索生物体中生物膜这样的具有复杂多变功能单元，以及理解生物细胞在外部条件刺激下的适应行为等有重大研究价值。
[0003] 然而，目前关于液晶态高分子刷在几何空间受限下的响应行为的研究仍有待深入。
发明内容
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种操作简单、快捷、或者准确度高的确定液晶态高分子刷的相变行为相关参数的手段。
[0005] 在本发明的一个方面，本发明提供了一种确定液晶态接枝高分子的相变行为相关参数的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)确定液晶态接枝高分子的初始力场函数；(2)使液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化至液晶态接枝高分子呈热力学平衡状态；(3)对连续构象变化过程中液晶态接枝高分子的构象进行统计，得到液晶态接枝高分子的密度分布函数；(4)基于步骤(3)中得到的密度分布函数，确定液晶态接枝高分子的当前力场函数；(5)确定当前力场函数的自洽收敛性；(6)如果当前力场函数自洽收敛，对液晶态接枝高分子进行拉伸或压缩，基于步骤(3)中得到的密度分布函数，确定液晶态接枝高分子的相变相关参数；如果当前力场函数非自洽收敛，以当前力场函数作为初始力场函数，重复步骤(2)至(6)，至当前力场函数自洽收敛。发明人发现，该方法可以高效地生成大量的统计抽样样本(液晶态接枝高分子构象样本)，并可以直接对高分子构象进行统计采样，获得微观结构信息，另外，该方法可以快速地将液晶态接枝高分子演化到热力学平衡态，较为精确地计算液晶态接枝高分子的热力学量和序参量，并获取液晶态接枝高分子的相变相关参数。
[0006] 根据本发明的实施例，液晶态接枝高分子为高分子刷，优选为接枝在两块平行板之间的高分子刷。
[0007] 根据本发明的实施例，相变相关参数为相变温度Tc。
[0008] 根据本发明的实施例，初始力场函数是通过昂萨格模型和平均场近似方法获得的。
[0009] 根据本发明的实施例，初始力场函数为：
[0010]
[0011] 其中，ω(r,u)为随空间坐标r，取向坐标u变换的力场，d为单体的直径长度，lp为接枝高分子的刚性强度值，ρ(r,u)为接枝高分子的密度分布函数，u'为取向坐标变量，β＝1/T，T为温度。
[0012] 根据本发明的实施例，在步骤(2)中，使液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化是通过以下步骤进行的：随机生成一个取向坐标及角度，使液晶态接枝高分子中的随机链段按照取向坐标及角度进行刚性转动，其中，角度的范围为0～360度。
[0013] 根据本发明的实施例，在步骤(3)中，对连续构象变化过程中液晶态接枝高分子的构象进行统计是采用MPI并行计算环境、利用简单统计方法进行的。
[0014] 根据本发明的实施例，密度分布函数为：
[0015]
[0016] 其中：M为统计样本数目，r为空间坐标，u为取向坐标，Ri(s)为第i个样本的第s个单体的空间坐标，ui(s)为第i个样本的第s个单体的取向坐标。
[0017] 在本发明的另一方面，本发明提供了一种确定液晶态接枝高分子的相变行为相关参数的设备。根据本发明的实施例，该设备包括：初始力场函数确定单元，用于确定液晶态接枝高分子的初始力场函数；随机构象生成器，用于使液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化至液晶态接枝高分子呈热力学平衡状态；统计单元，用于对连续构象变化过程中液晶态接枝高分子的构象进行统计，确定液晶态接枝高分子的密度分布函数；当前力场函数确定单元，用于基于统计单元确定的密度分布函数，确定液晶态接枝高分子的当前力场函数；判断单元，用于确定当前力场函数的自洽收敛性；相变相关参数确定单元，用于在当前力场函数自洽收敛时，对液晶态接枝高分子进行拉伸或压缩，并基于统计单元确定的密度分布函数，确定液晶态接枝高分子的相变相关参数。发明人发现，根据本发明实施例的该设备结构简单，操作方便，可以高效地生成大量的统计抽样样本(液晶态接枝高分子构象样本)，并可以直接对高分子构象进行统计采样，获得微观结构信息，另外，该设备可以快速地将液晶态接枝高分子演化到热力学平衡态，较为精确地计算液晶态接枝高分子的热力学量和序参量，并获取液晶态接枝高分子的相变相关参数。
[0018] 根据本发明的实施例，液晶态接枝高分子可以为高分子刷，优选为接枝在两块平行板之间的高分子刷。
[0019] 根据本发明的实施例，相变相关参数为相变温度。
[0020] 根据本发明的实施例，初始力场函数确定单元通过昂萨格模型和平均场近似方法确定初始力场函数。
[0021] 根据本发明的实施例，初始力场函数为：
[0022]
[0023] 其中，ω(r,u)为随空间坐标r，取向坐标u变换的力场，d为单体单元的直径长度，lp为接枝高分子的刚性强度值，ρ(r,u)为接枝高分子的密度分布函数，u'为取向坐标变量，β＝1/T，T为温度。
[0024] 根据本发明的实施例，随机构象生成器通过以下步骤使液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化：随机生成一个取向坐标及角度，使液晶态接枝高分子中的随机高分子链段按照取向坐标及角度进行刚性转动，其中，角度的范围为0～360度。
[0025] 根据本发明的实施例，统计单元采用MPI并行计算环境、利用简单统计方法对连续构象变化过程中液晶态接枝高分子的构象进行统计。
[0026] 根据本发明的实施例，密度分布函数为：
[0027]
[0028] 其中：M为统计样本数目，r为空间坐标，u为取向坐标，Ri(s)为第i个样本的第s个单体的空间坐标，ui(s)为第i个样本的第s个单体的取向坐标。
[0029] 本发明提供了一种用于表征液晶态接枝高分子对于几何受限下的响应行为的蒙特卡罗快速统计抽样计算方法。发明人设计了适用于刚性到柔性的高分子链模型的随机分子构象生成器，通过平均场近似下的力场更新，加速接枝高分子体系向热力学平衡态演化，通过定义接枝高分子体系的横向对称性序参量，可以直接观测体系所发生的热力学相变特征。附图说明
[0030] 图1显示了根据本发明实施例的确定液晶态接枝高分子的相变相关参数的方法的流程示意图；
[0031] 图2显示了根据本发明实施例的接枝在平行板之间的液晶态接枝高分子的结构示意图；
[0032] 图3显示了根据本发明实施例的高分子链三维刚体旋转的蒙特卡罗快速抽样方法示意图；
[0033] 图4显示了根据本发明实施例的高分子链在给定的力场环境下进行大量的蒙特卡罗采样，生成不同的路径的示意图；
[0034] 图5显示了根据本发明实施例的对高分子刷体系进行反复拉伸和压缩后，测得的磁滞回线；
[0035] 图6显示了根据本发明实施例的蠕虫链以及取向力场的示意图。
具体实施方式
[0036] 下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0037] 在本发明的一个方面，本发明提供了一种确定液晶态高分子刷的相变行为相关参数的方法(流程示意图见图1)。根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤：
[0038] (1)确定液晶态高分子刷的初始力场函数。
[0039] 根据本发明的实施例，液晶态高分子刷可以为接枝在两块平行板之间的高分子刷(结构示意图见图2，其中曲线代表不同的接枝点出的高分子链)。
[0040] 根据本发明的实施例，在该步骤中，初始力场函数是通过昂萨格模型和平均场近似方法获得的。具体地，可以将高分子链的相互作用用昂萨格模型加以描述，推导出对应的平均场近似下的力场，
[0041]
[0042] 其中，U为接枝高分子的分子间相互作用势能，β＝1/T代表温度的倒数，σ为高分子的接枝密度，表示接枝高分子的密集程度；s和t分别为每条高分子链上的任意两个不同单体单元位置，r(s)和r(t)分别为高分子每条链段上第s和t个单体单元的空间坐标，u(s)和u(t)分别为高分子链段上第s和t个单体单元的取向坐标，δ(r(s)-r(t))代表相互作用的力程是局域的，即只有在空间同一点上才有作用，蠕虫链以及取向力场的示意图见图6。
[0044]
[0045] 其中：β＝1/T代表温度T的倒数，ω(r,u)为随空间坐标r，取向坐标u变换的力场，d为高分子链单体单元的直径长度，lp为高分子链刚性的强度值，ρ(r,u)为接枝高分子的密度分布函数，对u'变量做积分，从而得到液晶态接枝高分子的力场函数ω(r,u)，然后，随机设置一个初始密度分布函数ρ(r,u)，并将其代入上述理论算法公式，即得液晶态接枝高分子的初始力场函数。
[0046] 通过上述理论算法公式，可以将高分子链多体相互作用变换成单链在力场中的作用，从而能够实现液晶态接枝高分子体系的快速平衡态演化。
[0047] (2)使液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化至液晶态接枝高分子呈热力学平衡状态。
[0048] 根据本发明的实施例，在该步骤中，将单个高分子链置于步骤(1)获得的力场中，使液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化至液晶态接枝高分子呈热力学平衡状态，进行大量的统计抽样。具体的，使液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化可以通过以下步骤进行：随机生成一个取向坐标及角度，使液晶态接枝高分子中的随机链段按照取向坐标及角度进行刚性转动，其中，角度的范围可以为0～360度。或者说，可以在高分子链节中选定特定的链段，然后随机生成一个空间取向坐标，并产生一个0到360度之间的角度，对选定链段进行整体刚体旋转，获得接枝高分子的随机分子构象。这种方法可以以较少的采样次数生成高质量的独立样本，以加速采样过程。图3显示了高分子链三维刚体旋转的蒙特卡罗快速抽样方法示意图，通过图中箭头所示的位置，选定空间特定取向，产生随机大小的角度θ，将整个选定链段进行刚体旋转。图4显示了高分子链在给定的力场环境下进行大量的蒙特卡罗采样，生成不同的路径的示意图，代表高分子不同的微观分子构象，其中，实线表示高分子链从O到N的路径。
[0049] 需要说明的是，本文中采用的描述方式“热力学平衡状态”是指接枝高分子的势能或力场不再变化。
[0050] (3)对连续构象变化过程中液晶态接枝高分子的构象进行统计，得到液晶态接枝高分子的密度分布函数。
[0051] 根据本发明的实施例，在该步骤中，对连续构象变化过程中液晶态接枝高分子的构象进行统计可以在MPI并行计算环境中、利用简单统计方法进行。具体而言，液晶态接枝高分子体系的密度分布函数可以通过在力场下的单个高分子链做蒙特卡罗简单统计抽样获得，具体抽样公式如下：
[0052]
[0053] 其中：M为统计样本数目，r为空间坐标，u为取向坐标，Ri(s)为第i个样本的第s个单体的空间坐标，ui(s)为第i个样本的第s个单体的取向坐标。
[0054] 需要说明的是，蒙特卡罗方法又称统计模拟法、随机抽样技术，是一种随机模拟方法，以概率和统计理论方法为基础的一种计算方法，是使用随机数(或更常见的伪随机数)来解决很多计算问题的方法。将所求解的问题同一定的概率模型相联系，用电子计算机实现统计模拟或抽样，以获得问题的近似解。在本发明的实施例中，使用蒙特卡罗方法进行分子模拟通过使用随机数发生器产生一个随机的分子构象，并对此分子构型的其中单体单元坐标做无规则的改变，产生一个新的分子构象，通过大量的这种统计采样，并对获得的分子构象进行统计，收集分子的热力学信息。
[0055] (4)基于步骤(3)中得到的密度分布函数，确定液晶态接枝高分子的当前力场函数。
[0056] 由步骤(1)中确定的力场函数可知，力场函数需要通过液晶态接枝高分子体系当前的密度分布函数求得，由此，在该步骤中，将步骤(3)中得到的密度分布函数代入步骤(1)中获得的力场函数中，即得液晶态接枝高分子的当前力场函数。
[0057] (5)确定当前力场函数的自洽收敛性。
[0058] 根据本发明的实施例，在该步骤中确定当前力场函数的自洽收敛性的方法不受特别限制，本领域技术人员可以选择本领域任何已知的方法进行，只要能够准确确定当前力场函数的自洽收敛性即可。
[0059] (6)在该步骤中，如果在步骤(5)中确定当前力场函数自洽收敛，则下一步对液晶态接枝高分子进行拉伸或压缩，并基于步骤(3)中得到的密度分布函数，确定液晶态接枝高分子的相变相关参数；如果在步骤(5)中确定当前力场函数非自洽收敛，则下一步以步骤(4)中确定的当前力场函数作为初始力场函数，重复上述步骤(2)至(6)，至步骤(4)中确定的当前力场函数自洽收敛。
[0060] 发明人发现，该方法可以高效地生成大量的统计抽样样本(液晶态接枝高分子构象样本)，并可以直接对高分子构象进行统计采样，获得微观结构信息，另外，该方法可以快速地将液晶态接枝高分子演化到热力学平衡态，较为精确地计算液晶态接枝高分子的热力学量和序参量，并获取液晶态接枝高分子的相变相关参数。
[0061] 根据本发明的实施例，相变相关参数的具体种类不受特别限制，在本发明的一些实施例中，相变相关参数包括但不限于相变温度。
[0062] 在本发明的另一方面，本发明提供了一种确定液晶态接枝高分子的相变行为相关参数的设备。根据本发明的实施例，该设备包括：初始力场函数确定单元，随机构象生成器，统计单元，当前力场函数确定单元，判断单元，和相变相关参数确定单元。发明人发现，根据本发明实施例的该设备结构简单，操作方便，可以高效地生成大量的统计抽样样本(液晶态接枝高分子构象样本)，并可以直接对高分子构象进行统计采样，获得微观结构信息，另外，该设备可以快速地将液晶态接枝高分子演化到热力学平衡态，较为精确地计算液晶态接枝高分子的热力学量和序参量，并获取液晶态接枝高分子的相变相关参数。
[0063] 根据本发明的实施例，初始力场函数确定单元用于确定液晶态接枝高分子的初始力场函数。具体而言，初始力场函数确定单元采用昂萨格模型描述高分子链的相互作用，推导出对应的平均场近似下的力场，
[0064]
[0065] 其中，β＝1/T代表温度T的倒数，U为接枝高分子的分子间相互作用势能，σ为高分子的接枝密度，表示接枝高分子的密集程度；s和t分别为每条高分子链上的任意两个不同单体单元位置，r(s)和r(t)分别为高分子每条链段上第s和t个单体单元的空间坐标，u(s)和u(t)分别为高分子链段上第s和t个单体单元的取向坐标，δ(r(s)-r(t))代表相互作用的力程是局域的，即只有在空间同一点上才有作用。并进一步将高分子链之间的相互作用转换为力场信息，得到如下理论算法公式：
[0066]
[0067] 其中：ω(r,u)为随空间坐标r，取向坐标u变换的力场，d为高分子链单体单元的直径长度，lp为高分子链刚性的强度值，ρ(r,u)为接枝高分子的密度分布函数，β＝1/T，T为温度，对u'变量做积分，从而得到液晶态接枝高分子的力场函数ω(r,u)，并且，随机生成一个初始密度分布函数ρ(r,u)，并将其代入上述理论算法公式，得到液晶态接枝高分子的初始力场函数。
[0068] 采用该初始力场函数确定单元，可以将高分子链多体相互作用变换成单链在力场中的作用，从而能够实现液晶态接枝高分子体系的快速平衡态演化。
[0069] 根据本发明的实施例，随机构象生成器用于使液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化至液晶态接枝高分子呈热力学平衡状态。
[0070] 根据本发明的实施例，参照图3和图4，随机构象生成器通过特殊设计的向量化三维空间惯量转动pivot程序，将单个高分子链置于初始力场函数确定单元确定的力场中，使液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化至液晶态接枝高分子呈热力学平衡状态，从而进行大量的统计抽样。具体的，使液晶态接枝高分子在三维空间内发生连续构象变化可以通过以下步骤进行：随机生成一个取向坐标及角度，使液晶态接枝高分子中的随机链段按照取向坐标及角度进行刚性转动，其中，角度的范围可以为0～360度。或者说，可以在高分子链节中选定特定的链段，然后随机生成一个空间取向坐标，并产生一个0到360度之间的角度，对选定链段进行整体刚体旋转，获得接枝高分子的随机分子构象。这种方法可以以较少的采样次数生成高质量的独立样本，以加速采样过程。
[0071] 根据本发明的实施例，统计单元用于对连续构象变化过程中液晶态接枝高分子的构象进行统计，确定液晶态接枝高分子的密度分布函数。
[0072] 根据本发明的实施例，统计单元在MPI并行计算环境中、利用简单统计方法对连续构象变化过程中液晶态接枝高分子的构象进行统计。具体而言，液晶态接枝高分子体系的密度分布函数可以通过在力场下的单个高分子链做蒙特卡罗简单统计抽样获得，具体抽样公式如下：
[0073]
[0074] 其中：M为统计样本数目，r为空间坐标，u为取向坐标，Ri(s)为第i个样本的第s个单体的空间坐标，ui(s)为第i个样本的第s个单体的取向坐标。
[0075] 根据本发明的实施例，当前力场函数确定单元用于基于统计单元确定的密度分布函数，确定液晶态接枝高分子的当前力场函数。
[0076] 由初始力场函数单元确定的力场函数可知，力场函数需要通过液晶态接枝高分子体系当前的密度分布函数求得，由此，当前力场函数确定单元通过将统计单元确定的密度分布函数代入初始力场函数单元确定的力场函数中，即得液晶态接枝高分子的当前力场函数。
[0077] 根据本发明的实施例，判断单元用于确定当前力场函数的自洽收敛性。
[0078] 根据本发明的实施例，判断单元用于确定当前力场函数的自洽收敛性的方法不受特别限制，本领域技术人员可以选择本领域任何已知的方法进行，只要能够准确确定当前力场函数的自洽收敛性即可。
[0079] 根据本发明的实施例，相变相关参数确定单元用于在当前力场函数自洽收敛时，对液晶态接枝高分子进行拉伸或压缩，并基于统计单元确定的密度分布函数，确定液晶态接枝高分子的相变相关参数。
[0080] 需要说明的是，采用根据本发明实施例的该设备，如果判断单元中确定当前力场函数非自洽收敛，则以当前力场函数单元确定的当前力场函数作为初始力场函数，重复利用随机构象生成器，统计单元，当前力场函数确定单元，判断单元进行相应操作，直至判断单元中确定当前力场函数自洽收敛。
[0081] 根据本发明的实施例，相变相关参数的具体种类不受特别限制，在本发明的一些实施例中，相变相关参数包括但不限于相变温度Tc。
[0082] 下面以接枝在两块平行板之间的液晶态高分子刷(结构示意图见图2)为例，详细说明本发明的实施方式，在该实施例中，测定了不同高分子链长度L/a和接枝密度σ的高分子刷体系的相变参数，具体如下：
[0083] 1.液晶态高分子刷体系化学参数说明：
[0084] 考虑中等接枝密度σ(典型值为10mol每平方厘米)下的液晶态高分子刷；其中，高分子链长度设为L；单体单元长度为a，即高分子链由N个单体单元构成，N＝L/a，平行板上下距离为D，高分子刷体系的温度为T，当N＝L/a约为1～10之间时，室温状态下，高分子链为典型的半柔性链，高分子刷呈液晶态。
[0085] 2.快速随机分子构象生成器：
[0086] 为了实现高分子在三维空间连续构象变化，设计了一种高分子链三维刚体旋转的采样方法，示意图见图3，通过在高分子链节中选定特定的链段，然后随机生成一个空间取向，并产生一个0到360度之间的角度，对选定链段进行整体刚体旋转，获得高分子的随机分子构象。这种方法可以以较少的采样次数生成高质量的独立样本，以加速采样过程。
[0087] 3.平均场近似下力场的更新：
[0088] 通过引入平均场近似，将高分子链之间的相互作用转换为力场信息，从而大大加速了体系往平衡态演化的过程。具体理论算法公式如下：
[0089]
[0090] 其中：ω(r,u)代表随空间坐标r，取向坐标u变换的力场，d代表高分子单体的直径长度，lp代表高分子刚性的强度值，ρ(r,u)代表高分子刷的密度分布，β＝1/T，T为温度，对u'变量做积分，从而得到ρ(r,u)与ω(r,u)的关系。
[0091] 在初始时，设置一随机初始密度分布函数，根据上述理论计算公式可得初始力场函数。
[0092] 在本发明的该实施例中，力场通过高分子刷体系当前的密度分布函数求得，而高分子刷体系的密度分布函数又是通过在力场下的单个高分子链做蒙特卡洛简单统计抽样获得，具体抽样公式如下：
[0093]
[0094] 其中：M代表统计样本数目；Ri(s)代表第i个样本的第s个单体的空间位置，ui(s)代表第i个样本的第s个单体的空间取向。
[0095] 4.力场下的热力学加速演化：
[0096] 通过上面的力场信息，将单个高分子链置于其中，利用2中的随机构象发生器，进行大量的统计抽样。链长为N的高分子链在外场下进行大量统计抽样产生不同的路径示意图见图4。
[0097] 5.通过将高分子刷体系分割成不同的独立系综，使用MPI并行计算环境，将上述的统计采样均匀的分散为不同的子集进行计算，由此，能够进一步加速高分子刷体系演化至热力学平衡态的过程。
[0098] 6.通过对体系进行反复拉伸和压缩，进一步消除局域亚稳态的影响，诱导高分子刷体系发生的相变，在本例中，描述相变的序参量定义为：ψ＝∫duρ(r,u)(u2-1)，即当体系的密度分布函数一旦确定，按照此公式便可计算序参量ψ，当计算得到的ψ很小时(小于0.01)，体系没有发生相变，当ψ突然增大时，表明体系发生了相变，在拉伸或压缩平板间距离时，通过观测ψ的数值，可以确定相变时的条件(温度T以及板间距离D)。作为具体的例子，图5给出了拉伸和压缩过程出现的磁滞回线，其中，D为不同时刻的板间距离，D0为初始没有压缩时的板间距离，Dc为定出的相变临界值(即发生相变时的板间距)，众所周知，磁滞回线的出现表明体系发生了一级相变(关于一级相变的概念请参照统计热力学)，磁滞回线的突变点所对应的板间距离D即是在固定温度T下发生相变所对应得临界值Dc，由此即得到了在固定温度T下相变所对应的临界距离Dc；反之，当固定板间距离D不变时，通过改变温度同样也能导致相变，类似的，可以定出发生相变时的临界温度Tc。简而言之，在该步骤中，通过反复拉伸和压缩过程可以得到高分子刷体系的相变磁滞回线，根据磁滞回线即可确定相变临界温度Tc和临界板间距离Dc。
[0099] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
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