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浙大潘鵬舉教授等《Prog. Polym. Sci.》綜述:結(jié)晶高分子在后拉伸過程中的多層次結(jié)構(gòu)演變
2023-05-05  來源:高分子科技

  商業(yè)化的高分子中大部分可結(jié)晶,結(jié)晶態(tài)是高分子的最主要的聚集態(tài)形式。在結(jié)晶性高分子的成型加工中,由于復(fù)雜應(yīng)力場和溫度場的影響,高分子可在鏈構(gòu)象、晶格、片晶和球晶尺度上發(fā)生多層次的結(jié)構(gòu)演變。以最常見的結(jié)晶態(tài)高分子的后拉伸取向過程為例,高分子可發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變、片晶形貌變化空洞化(圖1),該結(jié)構(gòu)演變直接決定著最終制品的性能。因此,理解結(jié)晶態(tài)高分子在后拉伸過程中的多尺度/多層次結(jié)構(gòu)演變對高分子成型加工和高性能材料的創(chuàng)制具有重要意義。近年,雖然有一些綜述總結(jié)了結(jié)晶態(tài)高分子后拉伸過程中的某一層次/尺度上的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律,但針對后拉伸過程中高分子鏈構(gòu)象、晶格結(jié)構(gòu)、片晶形貌、空洞化等多尺度/多層次的結(jié)構(gòu)演變與構(gòu)效關(guān)系,尚缺乏系統(tǒng)全面的總結(jié)和評述。


1:結(jié)晶態(tài)高分子在后拉伸過程中的多層次結(jié)構(gòu)演變示意圖


  近期,浙江大學(xué)潘鵬舉教授等針對結(jié)晶態(tài)高分子的后拉伸取向過程,系統(tǒng)綜述了相關(guān)研究進(jìn)展,介紹了不同尺度上的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律與相關(guān)機(jī)理,以及拉伸取向聚合物的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系。首先,針對結(jié)晶態(tài)高分子的不同宏觀變形階段(圖2),歸納總結(jié)了經(jīng)典的變形機(jī)理模型(如晶體滑移、熔融重結(jié)晶模型)和常用的表征手段。其次,歸納總結(jié)了在晶格尺度上,拉伸應(yīng)變誘導(dǎo)的不同晶型之間的可逆、不可逆相轉(zhuǎn)變的規(guī)律與分子機(jī)制,探討了相轉(zhuǎn)變路徑與聚合物種類、加工條件、晶體初始結(jié)構(gòu)等因素之間的關(guān)系。同時,歸納總結(jié)了在片晶尺度上,拉伸應(yīng)變誘導(dǎo)的高分子的結(jié)晶形貌變化,討論了從球晶逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿∠蚶w維晶的過程與機(jī)制。之后,歸納總結(jié)了在球晶尺度上,拉伸應(yīng)變導(dǎo)致的單組分與多組分高分子體系的空洞化行為,以及影響空洞化的主要因素,包括拉伸條件、初始晶型、結(jié)晶度、晶體尺寸、無定型相結(jié)構(gòu)等。最后,歸納總結(jié)了高分子拉伸取向結(jié)構(gòu)與材料物理性能、功能之間的關(guān)系,以及纖維、多孔膜等代表性高分子產(chǎn)品在加工過程中的結(jié)構(gòu)演變與性能控制。 


2:結(jié)晶態(tài)高分子的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線示意圖。圖中A、BC、D分別對應(yīng)于彈性形變結(jié)束、屈服點、成頸和應(yīng)力硬化開始。


  該綜述以“Strain-induced multiscale structural evolutions of crystallized polymers: From fundamental studies to recent progresses”為題發(fā)表于Progress in Polymer Science期刊上(Prog. Polym. Sci. 2023, 140, 101676),博士后徐珊珊為論文第一作者,潘鵬舉教授為論文通訊作者。該綜述論文的部分內(nèi)容曾在2022年高分子結(jié)晶基礎(chǔ)及應(yīng)用講習(xí)班上作為講稿使用。


  原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S007967002300031X

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