聚合物由很多結(jié)構(gòu)單元組成,即使每個結(jié)構(gòu)單元在固體表面的吸附能很小,其加和就會使整鏈形成強大的吸附。近20多年的研究表明,聚合物與無機固體的界面相互作用會在固體表面形成無法被溶劑洗脫的“不可逆”吸附層,成為連接無機納米顆粒與周圍聚合物的橋梁,其結(jié)構(gòu)與納米受限聚合物材料(如納米復合材料)的物理性質(zhì)密切相關。目前的研究表明,吸附層的結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部緊密鏈(Flattened chains)和外部松散吸附鏈(loosely adsorbed chains)的雙層結(jié)構(gòu),然而吸附鏈動力學研究仍然具有挑戰(zhàn)性。一般認為吸附鏈脫附能壘極高,被認為是“dead”,即無法在實驗的時間和溫度尺度內(nèi)觀察到脫附。

Figure 2. The time for the flattened layer to begin exchanging (tfe) as a function of the N1/2 of adsorbed polymers in (a) [PS628-ec-FMA1.5]//[PS-flattened layer] and (b) [PS628-ec-FMA1.5]//[PS interfacial sublayer].
對于松散吸附鏈促進緊密吸附鏈加速解吸的原因目前尚未完全厘清。他們暫時將該現(xiàn)象歸因于兩個方面:(1)在吸附層的形成過程中,松散吸附鏈和緊密吸附鏈之間很可能會形成相互纏結(jié)的結(jié)構(gòu)。當松散吸附鏈在脫附時,可能會通過相互纏結(jié)的結(jié)構(gòu)誘導緊密吸附鏈發(fā)生解吸。(2)從脫附熱力學的角度來看,當松散和緊密吸附鏈同時存在并發(fā)生解吸時比單獨緊密吸附鏈解吸時具有更高的熵變,因而更容易出現(xiàn)脫附現(xiàn)象。這些發(fā)現(xiàn)為深入理解吸附層結(jié)構(gòu)及其在一定條件下的變化規(guī)律給出了新的思路,為設計和調(diào)控聚合物薄膜、納米復合材料等的結(jié)構(gòu)與性能提供了新的方案和途徑。本工作由博士生任煒釗完成,通訊作者為徐健荃博士和王新平教授。該研究得到國家自然科學基金委22161160317, 22173081和22203075等項目的資助。
原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmacrolett.3c00206
- 上海交大申濤團隊/陳向洋團隊 Angew:光電協(xié)同助力聚苯乙烯塑料發(fā)散性升級回收 2025-06-15
- 西安交大張志成/龔紅紅團隊 Adv. Sci.:通過π-共軛聚苯乙烯中電子效應協(xié)同調(diào)控平衡聚合物電介質(zhì)儲能密度與能量損耗間的矛盾 2025-01-31
- 南工大材料學院 Nano Lett.:基于“蛇皮”生物結(jié)構(gòu)啟發(fā)制備HIPS/Gt@Cu合金導熱復合材料,實現(xiàn)導熱系數(shù)正溫度依賴性 2025-01-18
- 浙江理工大學王新平課題組徐健荃博士 Macromolecules:基底表面化學決定聚合物吸附層的結(jié)構(gòu) 2023-03-02