中國(guó)科大李良彬教授團(tuán)隊(duì) 《ACS Macro Lett.》：玻璃態(tài)聚合物鏈段鍵取向決定的焓應(yīng)力
2023-08-31 來(lái)源：高分子科技
近期，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室，安徽省先進(jìn)功能高分子薄膜工程實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院軟物質(zhì)化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李良彬教授團(tuán)隊(duì)采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)變玻璃態(tài)聚合物模型施加震蕩應(yīng)變，揭露了在鏈段運(yùn)動(dòng)能力和鏈內(nèi)連接鍵尺度的有序共存的條件下，模型中將出現(xiàn)額外的焓應(yīng)力。
這種焓應(yīng)力比熵彈性高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，完全由鏈內(nèi)連接鍵長(zhǎng)度尺度上的取向程度決定。由于玻璃態(tài)聚合物在應(yīng)變過(guò)程中涉及由應(yīng)力誘導(dǎo)的鏈段運(yùn)動(dòng)能力，因此在對(duì)玻璃態(tài)聚合物施加應(yīng)變時(shí)，也應(yīng)存在類似的焓應(yīng)力以改變屈服和流動(dòng)應(yīng)力。實(shí)驗(yàn)和模擬工作均表明，屈服后玻璃態(tài)聚合物的應(yīng)力松弛比屈服前慢得多。這可能是由于在屈服后存在鍵取向的情況下，隨結(jié)構(gòu)松弛產(chǎn)生了新的焓應(yīng)力。
這項(xiàng)研究工作揭示了鍵長(zhǎng)度尺度上的鏈內(nèi)取向如何影響聚合物玻璃機(jī)械行為的潛在機(jī)制，是對(duì)現(xiàn)有玻璃態(tài)聚合物機(jī)械響應(yīng)理論的有效補(bǔ)充。該工作以“Bond Orientation-Determined Enthalpic Stress in Polymer Glasses upon Deformation”為題發(fā)表在《ACS Macro Letters》上（ACS Macro Lett. 2023, 12, XXX, 1251–1256）。文章第一作者是中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士后許廷雨博士，通訊作者為崔昆朋教授和李良彬教授。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。
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