私密直播全婐app免费大渔直播,国产av成人无码免费视频,男女同房做爰全过程高潮,国产精品自产拍在线观看

搜索:  
浙理工王新平教授團隊徐健荃 PNAS:非平衡效應對玻璃態高分子表面鏈段運動能力梯度的影響
2024-10-08  來源:高分子科技

  納米材料表面的分子狀態是決定材料表面現象(潤濕、摩擦、粘結等)和物理性能(力學、流變、結晶等)的關鍵因素。研究高分子表面分子的弛豫行為不僅有助于尋找調控納米材料性能的新方法,還可為揭示玻璃化的本質這一凝聚態物理長期懸而未決的問題提供新的視角和證據。研究發現,玻璃態高分子表面存在一層運動能力增強的活性層;隨著遠離表面,分子運動能力逐漸減弱直至回到本體狀態。然而,對于表面增強分子運動能力的傳遞距離和梯度分布規律的爭論,以及實驗上高空間分辨率測量表面附近局部分子弛豫時間(或玻璃化轉變溫度,Tg)的困難,阻礙了該領域的進一步發展。



  浙江理工大學徐健荃特聘副教授和王新平教授南弗羅里達大學David S. Simmons教授香港科技大學Ophelia K. C. Tsui教授合作,利用氟化基團標記法,結合不同表面探測深度表征技術(和頻振動光接觸角測量、角分辨X射線光電子能譜)和分子動力學模擬,分別從實驗和模擬上研究了納米分辨率下聚合物膜表面附近局部Tg的空間分布規律,驗證了越接近表面,局部Tg越小。此外,在實驗上他們完整觀察到了環狀聚甲基丙烯酸甲酯(c-PMMA)表面附近局部Tg隨深度變化直至回復本體值的過程,并發現表面Tg的空間分布呈線性梯度變化(如Fig.1所示)。類似的表面Tg線性梯度變化也可在線型高分子體系中觀察到。然而,典型的模擬結果發現表面Tg的空間分布呈指數梯度變化(如Fig.2B中實線所示)。


Fig. 1Experimental depth profiles Tgne(z) taken at the surface of various c-PMMA polymers. Dashed lines are the best fits to a linear gradient.


  考慮實驗體系為非平衡態,而典型的模擬體系則處于平衡態,他們猜想可能是非平衡效應主導了表面Tg空間分布規律。因此,他們將非平衡分為外在非平衡(鏈構象相關的非平衡)和內在非平衡(溫度達到非平衡Tg時的穩態失衡),并將兩者引入模擬過程。結果發現,越靠近表面,分子弛豫會更明顯的偏離平衡弛豫曲線(如Fig.2A所示),觀察到明顯的非平衡效應。他們通過消除鏈構象非平衡,驗證了這種偏離主要來源于內在非平衡。內在非平衡效應的存在使得高分子表面測得的非平衡TgTgne)小于平衡TgTgeq),并且表面附近Tg空間分布也逐漸由指數梯度轉化為線性梯度(如Fig.2B所示),與實驗結果吻合。內在非平衡效應可以用于解釋很多無法解釋的實驗現象:如降溫或升溫速率越慢,聚合物超薄膜薄膜(如10 ~ 50 nm)的Tg與本體值差別越大;聚合物超薄膜分子弛豫時間的溫度依賴性在溫度略低于Tgbulk時即偏離VFT方程而更接近Arrhenius關系;聚合物薄膜中的兩個Tg現象等。模擬結果進一步表明,內在非平衡效應產生于表面非平衡密度梯度。


Fig. 2Simulation results revealing intrinsic nonequilibrium effects on near-surface τ(z) of long-chain films. (A) Segmental relaxation time τ vs. inverse temperature for various segmental layers at different distances z/σ from the surface (σ is the length scale of the bead-spring potential). The dotted lines represent the low-temperature cutoff for inclusion of equilibrium relaxation time data and τ = tANN,max = 106. The curved lines show fits of the data to an established model for equilibrium dynamics. (B) Normalized alteration gradients of Tgeq and Tgne relative to bulk for systems with tANN,max = 105 and 106. The solid line shows a fit of Tgeq (z) to an exponential gradient form to the Tgeq data, while the dotted lines represent linear fits to the surface region.


  該工作揭示了一種特殊的非平衡效應——內在非平衡效應對表面分子弛豫行為以及表面鏈段運動能力空間梯度分布的重要影響。利用該非平衡效應可以解釋很多原先無法解釋的實驗現象,并為理解玻璃化的本質提供了新的視角和證據。該成果以“Mixed equilibrium/nonequilibrium effects govern surface mobility in polymer glasses”為名發表于PNAS PNAS, 2024, 121(41), e2406262121),浙理工化學與化工學院徐健荃特聘副教授為文章第一作者,碩士生李麗為第三作者,David S. Simmons教授, Ophelia K. C. Tsui教授和王新平教授為通訊作者。該工作受到國家自然科學基金的資助和支持,特此感謝。


  論文鏈接:www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2406262121


  課題組網頁https://www.chem.zstu.edu.cn/gfzclbjmsys.htm

版權與免責聲明:本網頁的內容由中國聚合物網收集互聯網上發布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享,并不意味著贊同其觀點或證實其真實性,也不構成其他建議。僅提供交流平臺,不為其版權負責。如涉及侵權,請聯系我們及時修改或刪除。郵箱:info@polymer.cn。未經本網同意不得全文轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。
(責任編輯:xu)
】【打印】【關閉

誠邀關注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞
主站蜘蛛池模板: 光泽县| 丰都县| 太仓市| 汾西县| 河南省| 呼图壁县| 通山县| 海南省| 那曲县| 务川| 侯马市| 且末县| 霍城县| 巴里| 黎平县| 延川县| 久治县| 壤塘县| 盐亭县| 万宁市| 平阳县| 大石桥市| 凉城县| 霍林郭勒市| 永新县| 九江市| 浙江省| 磐石市| 秀山| 琼结县| 北海市| 湖口县| 林周县| 铁岭县| 和静县| 萝北县| 白朗县| 洪江市| 清水河县| 恩施市| 礼泉县|