中文摘要：

聚合物凝胶是一类特殊的软物质，可以在外界刺激的微小改变下通过溶胀/收缩产生显著的大变形，在溶胀特别是收缩过程中往往形成复杂的斑图。凝胶溶胀/收缩动力学以及斑图形成机理研究，是药物释放控制、微传感器设计、仿生材料研制的关键基础问题。项目提出基于非Fick扩散动力学和相场理论，计入大变形几何非线性以及相分离和相变机制，建立大变形与扩散耦合的凝胶溶胀/收缩动力学模型。提出用无网格法求解大变形非线性平衡方程、非Fick扩散方程和相场动力学方程。给出凝胶约束溶胀/收缩动力学和斑图演化数值模拟算法和程序，模拟仿真已有溶胀/收缩实验过程，重点研究凝胶约束收缩斑图形成机理，包括不同斑图的形成条件、转化的临界条件和影响因素。预测复杂约束条件下凝胶收缩斑图形成及演化过程，研制实验装置进行凝胶约束收缩实验，验证数值模拟结果。本项目的研究成果对聚合物及胶体的相变、自组装和有序化斑图研究也具有重要参考价值。