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浙大潘鵬舉教授等《Prog. Polym. Sci.》綜述：結晶高分子在后拉伸過程中的多層次結構演變

2023-05-05 來源：高分子科技

商業化的高分子中大部分可結晶，結晶態是高分子鏈的最主要的聚集態形式。在結晶性高分子的成型加工中，由于復雜應力場和溫度場的影響，高分子可在鏈構象、晶格、片晶和球晶尺度上發生多層次的結構演變。以最常見的結晶態高分子的后拉伸取向過程為例，高分子可發生晶型轉變、片晶形貌變化和空洞化（圖1），該結構演變直接決定著最終制品的性能。因此，理解結晶態高分子在后拉伸過程中的多尺度/多層次結構演變對高分子成型加工和高性能材料的創制具有重要意義。近年，雖然有一些綜述總結了結晶態高分子在后拉伸過程中的某一層次/尺度上的結構演變規律，但針對后拉伸過程中高分子鏈構象、晶格結構、片晶形貌、空洞化等多尺度/多層次的結構演變與構效關系，尚缺乏系統全面的總結和評述。

圖1：結晶態高分子在后拉伸過程中的多層次結構演變示意圖

近期，浙江大學潘鵬舉教授等針對結晶態高分子的后拉伸取向過程，系統綜述了相關研究進展，介紹了不同尺度上的結構演變規律與相關機理，以及拉伸取向聚合物的結構-性能關系。首先，針對結晶態高分子的不同宏觀變形階段（圖2），歸納總結了經典的變形機理模型（如晶體滑移、熔融重結晶模型）和常用的表征手段。其次，歸納總結了在晶格尺度上，拉伸應變誘導的不同晶型之間的可逆、不可逆相轉變的規律與分子機制，探討了相轉變路徑與聚合物種類、加工條件、晶體初始結構等因素之間的關系。同時，歸納總結了在片晶尺度上，拉伸應變誘導的高分子的結晶形貌變化，討論了從球晶逐步轉變為取向纖維晶的過程與機制。之后，歸納總結了在球晶尺度上，拉伸應變導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、結晶度、晶體尺寸、無定型相結構等。最后，歸納總結了高分子拉伸取向結構與材料物理性能、功能之間的關系，以及纖維、多孔膜等代表性高分子產品在加工過程中的結構演變與性能控制。

圖2：結晶態高分子的真應力-應變曲線示意圖。圖中A、B、C、D分別對應于彈性形變結束、屈服點、成頸和應力硬化開始。

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容曾在2022年高分子結晶基礎及應用講習班上作為講稿使用。

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

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（責任編輯：xu）

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