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南京大學胡文兵教授在高分子結晶領域取得新的進展
2009-05-27  來源:國家基金委,科學網

  鏈折疊現象廣泛存在于高分子結晶過程中。鏈狀大分子在結晶時為了有利于非平衡相轉變動力學,總傾向于形成亞穩態的折疊鏈片晶,使得半結晶的高分子材料通常具有層狀的結晶相和非晶相彼此復合在一起的織態結構。結晶相為材料提供了必要的強度和硬度,非晶相則為材料提供了很好的韌性和彈性,所以高分子材料的性能有別于常見的金屬、玻璃和陶瓷等無機材料。高分子片晶的厚度一般只有幾十納米,這樣薄的晶體其熔點會遠遠低于熱力學平衡熔點。因此在高分子薄片晶發生熔化時的溫度仍然低于平衡熔點,過冷的熔體還有生成更厚更穩定晶體的可能。這種熔化和結晶共存的悖論狀態可以利用來制備較厚的高分子晶種,從而在特定的位置和取向上引發同種高分子晶體的生長。這就是所謂的自晶種技術。

  該文章對小單晶的克隆機理進行了深入的探討。這一制備技術的成功很大程度上依賴于高分子片晶內部厚度的不均勻性。片晶內部較厚的結晶區域由于具有較高的熱穩定性,能夠在高溫熔融熱處理時幸存下來成為高分子自晶種,從而在低溫下批量誘導小單晶的生成。基于簡單格子模型的動態蒙特卡羅分子模擬證實了片晶內部的厚度不均勻現象。

  胡文兵教授課題組多年來致力于高分子結晶的分子理論和模擬研究,在高分子結晶的統計熱力學、微觀動力學和特殊形態學等領域均取得了系統的研究成果。他本人于2004年入選教育部新世紀優秀人才培養計劃,并于2008年獲得了國家杰出青年科學基金的支持。

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(責任編輯:chen)
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