浙大潘鵬舉教授等《Prog. Polym. Sci.》綜述：結(jié)晶高分子在后拉伸過(guò)程中的多層次結(jié)構(gòu)演變
商業(yè)化的高分子中大部分可結(jié)晶，結(jié)晶態(tài)是高分子鏈的最主要的聚集態(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(chǎng)和溫度場(chǎng)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(jiàn)的結(jié)晶態(tài)高分子的后拉伸取向過(guò)程為例，高分子可發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變、片晶形貌變化和空洞化（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(guò)程中的多尺度/多層次結(jié)構(gòu)演變對(duì)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)高分子在后拉伸過(guò)程中的某一層次/尺度上的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律，但針對(duì)后拉伸過(guò)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(píng)述。
圖1：結(jié)晶態(tài)高分子在后拉伸過(guò)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(duì)結(jié)晶態(tài)高分子的后拉伸取向過(guò)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(duì)結(jié)晶態(tài)高分子的不同宏觀(guān)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(lèi)、加工條件、晶體初始結(jié)構(gòu)等因素之間的關(guān)系。同時(shí)，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(guò)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(wú)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(guò)程中的結(jié)構(gòu)演變與性能控制。
圖2：結(jié)晶態(tài)高分子的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)示意圖。圖中A、B、C、D分別對(duì)應(yīng)于彈性形變結(jié)束、屈服點(diǎn)、成頸和應(yīng)力硬化開(kāi)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
