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  聚合物界面擴(kuò)散行為對(duì)其基礎(chǔ)研究和工業(yè)化應(yīng)用(如粘結(jié)，共混等)有著至關(guān)重要的作用。當(dāng)兩種或多種聚合物在其各自玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或熔點(diǎn)以上相互接觸時(shí)，隨著分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)，聚合物間的界面會(huì)逐漸融合、彌散，并最終形成一界面層。聚合物界面層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝控制對(duì)提高和優(yōu)化界面性能、調(diào)控共混物的微結(jié)構(gòu)與性能方面極為重要。鑒于此，目前對(duì)線(xiàn)性—線(xiàn)性聚合物間界面擴(kuò)散過(guò)程及動(dòng)力學(xué)已進(jìn)行了大量廣泛的研究。

  與線(xiàn)性聚合物間界面擴(kuò)散行為不同，要實(shí)現(xiàn)兩種交聯(lián)聚合物間的界面擴(kuò)散是不太可能的，因?yàn)榻宦?lián)點(diǎn)限制了分子鏈的運(yùn)動(dòng)。近日，北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王東教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)原子力顯微鏡納米力學(xué)方法研究?jī)煞NVitrimer間的界面增長(zhǎng)，對(duì)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)間界面擴(kuò)散過(guò)程的演化與動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了初步探索，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在 J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 6793?6796 上。

  Vitrimer是一類(lèi)具有共價(jià)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的高分子材料。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵可在一定條件下斷裂和重新生成，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，但材料的交聯(lián)密度不變。利用Vitrimer這一結(jié)構(gòu)特性，如將兩種力學(xué)性能不同的Vitrimer制備成雙層膜并進(jìn)行退火，隨著界面處共價(jià)鍵的不斷斷裂和重新生成，兩Vitrimer間發(fā)生擴(kuò)散，其界面處的力學(xué)性能會(huì)隨著擴(kuò)散的進(jìn)行而不斷變化。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)原子力顯微鏡納米力學(xué)圖譜方法監(jiān)測(cè)兩Vitrimer間力學(xué)性能的變化進(jìn)而研究其界面擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)。研究結(jié)果顯示交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)間界面擴(kuò)散過(guò)程與線(xiàn)性聚合物的截然不同：網(wǎng)絡(luò)聚合物的界面增長(zhǎng)過(guò)程是逐步進(jìn)行的，更接近于一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。線(xiàn)性聚合物間的擴(kuò)散會(huì)在界面處形成一由兩種線(xiàn)性聚合物分子鏈構(gòu)成的界面層；而對(duì)于Vitrimer界面，鏈段的可逆反應(yīng)會(huì)在界面處生成一由兩種Vitrimer鏈段構(gòu)成的新的聚合物網(wǎng)絡(luò)界面層。此外，利用該方法研究不同溫度下的界面增長(zhǎng)，進(jìn)而可得出該體系界面擴(kuò)散的活化能。該工作提出了一種用于測(cè)定Vitrimer間反應(yīng)活化能的新方法。

  該工作的第一完成人為北京化工大學(xué)博士生何昌飛，合作者包括美國(guó)麻省大學(xué)Amherst分校及北化軟物質(zhì)科學(xué)與工程高精尖創(chuàng)新中心Thomas P. Russell教授。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（51673016）的支持。

  王東，北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授。2008年于清華大學(xué)獲博士學(xué)位，2008年至2015年在日本東北大學(xué)原子分子材料科學(xué)高等研究機(jī)構(gòu)分別擔(dān)任助手（2008至2011）及助理教授（2011至2015），2012年至2013年在美國(guó)麻省大學(xué)Amherst分校做訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者，2015年7月起就職于北京化工大學(xué)，致力于應(yīng)用及發(fā)展原子力顯微鏡相關(guān)方法表征聚合物結(jié)構(gòu)與性能的研究工作。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.8b03771

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