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（一）内容介绍

含氟聚合物溶液在固化过程中，由于要实现表面自由能最低化，低表面能的氟化组份随溶剂挥发不断向表面富集。通常,在一定范围内，含氟组分含量越高，表面富集的含氟组份越多。同时，当含氟组份在溶液中形成胶束时，成膜过程中，含氟组分并不容易向表面离析。

本虚拟仿真实验包括：

（1）掌握高分子构象、高分子与溶剂相互作用、嵌段共聚物溶液性质及微相分离等基础知识，理解并掌握和频振动光谱、动态光散射等大型仪器的原理和应用；掌握含氟丙烯酸酯嵌段共聚物表面结构设计和性能优化的方法和途径；

（2）熟悉影响含氟丙烯酸酯表面性能的相关基础理论知识的综合运用，提升实验数据的处理与分析能力；强化实验动手能力，培养学生分析问题及解决问题的能力。

（3）理解理论与实验间的存在偏差的原因，掌握运用理论知识去实现含氟丙烯酸酯聚合物表面性能优化的方法。通过虚拟仿真训练，能够培养学生实事求是的科学态度，独立思考的研究素养，以及勇于探索的创新精神。

（二）实验特色和亮点

含氟丙烯酸酯共聚物表面性能优化涉及一系列聚合物的合成，溶液性质，大型仪器表征等多个方面。实验过程耗时长，依据实验给定任务，学生需要进行大量的重复性验证实验，包括了聚合物样品合成、结构表征等环节。而且前期合成实验表明，学生的聚合物合成水平不高，样品重复性差，严重影响后续表面结构形成机制的探索。另外，本实验需占用较多台套数有限的大型仪器（如动态光散射，接触角仪，和频振动光谱），错误的实验操作会造成大型仪器的损坏，影响其他学生实验的正常进行。

传统实验中学生只能宏观地看到实验现象，对于聚合物在溶液中的溶解、聚合物链构象变化及自组装行为等微观结构及动态过程难以直接观测。虚拟仿真实验借助分子模拟技术能够从分子水平将含氟聚合物聚集状态、表面微观结构的形成过程形象生动地呈现出来，使抽象的过程具体化。宏观实验现象与微观分子结构的有机融合，高度契合学生“眼见为实”的学习习惯，虚实结合，极大提升实验教学效果。

从现有实验开展的情况来看，单次实验结果不佳，实测值距离理论值存在一定差距。虚拟仿真实验具有可重复性和经济性的优势，通过标准化的虚拟模块操作，学生可以对实验进行精心设计和反复验证，培养学生独立研究素养和自主创新意识；学生可以从整体上把握各种因素对含氟丙烯酸酯表面性能的影响规律，提高学生综合运用知识的能力。