科研团队在表面高分子链微观动力学机制上取得重要研究成果
发布时间：2021-08-24 14:23:16
文章来源： 中国科学报
浙江理工大学、美国普林斯顿大学、美国南佛罗里达大学和日本九州大学的科研团队在表面高分子链微观动力学机制上取得重要研究成果。相关论文
浙江理工大学、美国普林斯顿大学、美国南佛罗里达大学和日本九州大学的科研团队在表面高分子链微观动力学机制上取得重要研究成果。相关论文近日发表于《自然》。
当前，表面如何改变高分子链的运动行为、表面高分子链是否遵循经典高分子动力学理论等问题尚待研究。针对表面高分子动力学这一重要科学问题，浙江理工大学高分子表界面研究团队发展了一种聚合物表面纳米蠕变测量方法，实现聚合物表面多尺度分子运动的表征，从而促进了界面高分子动态过程研究和相关新机理发展。
利用这一方法，团队结合模拟和理论，研究了玻璃态高分子表面分子运动行为，发现了控制表面高分子链扩散的“伪缠结”机制和表面“瞬时橡胶态”高分子物理新现象。
具体而言，由于表面分子间作用力减弱，表面分子具有比体相分子更强的运动活性。表面分子(链段)的运动能力随距离表面深度增加而逐渐减弱，造成表面高分子链处于动力学不均匀的环境中，部分链段位于高运动活性的外表面区域，而一些链段被限制在弛豫缓慢的玻璃态本体。因此，表面高分子链需要通过“逐步松弛”来实现扩散。
由于不同尺度分子松弛机制的差异改变了表面高分子黏弹性，使得低温下缠结高分子体系表面分子的橡胶平台区域增长，也造成非缠结聚合物表面分子出现短暂的橡胶弹性态，即“瞬时橡胶态”，表现出类似拓扑缠结对高分子黏弹性影响的效果，故称为“伪缠结”。此外，科研团队还发现表面分子动力学失耦和时—温等效原则失效等显著区别于本体分子的动力学行为。
“该研究加深了人们对材料磨损、摩擦、黏结、自愈合等界面现象本质的理解，为高分子材料加工、成型和性能控制提供了新思路。”论文通讯作者、浙江理工大学副教授左彪指出，表面高分子独特动力学行为还将激发大量实验和理论工作，发展描述界面高分子动力学的新理论，丰富高分子科学内涵，推动物质科学发展。(记者沈春蕾)
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