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  以合成塑料、合成橡膠和合成纖維三大合成材料為代表的高分子材料給人類生活帶來了翻天覆地的變化。我國每年需要加工上億噸的高分子材料。然而，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高端高分子材料加工技術(shù)仍受制于人。眾所周知，發(fā)展高分子材料高端加工成型技術(shù)的學科基礎(chǔ)是高分子非線性流變學。目前傳統(tǒng)流變學理論受到了挑戰(zhàn)，使國際高分子流變學發(fā)展遇到“瓶頸”。恰逢這樣一個流變學理論發(fā)展的機遇期，突破單鏈或連續(xù)性介質(zhì)力學框架，建立新的流變學理論勢在必行。本重大項目將建立快速大形變和受限條件下纏結(jié)高分子流體新模型和新理論，闡明纏結(jié)高分子流體結(jié)構(gòu)與宏觀性能間的關(guān)系，研究典型高分子加工技術(shù)中遇到的流變學問題，完善和優(yōu)化相應(yīng)的加工條件，精準高效地指導(dǎo)高分子材料加工與設(shè)計，取得一系列具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的重要科研成果，促進國際上該領(lǐng)域的發(fā)展。

一、科學目標

  闡明纏結(jié)高分子流體非線性流變行為的分子機理，明晰分子鏈-鏈相互作用的本質(zhì)，提出相應(yīng)的物理模型，建立普適性的纏結(jié)高分子流體非線性流變學分子理論；探索復(fù)雜高分子流體微結(jié)構(gòu)與其流變性質(zhì)內(nèi)在關(guān)聯(lián)的規(guī)律，構(gòu)建相應(yīng)的微（介）觀模型，完善復(fù)雜高分子流體的結(jié)構(gòu)流變學理論；借助流變學基本原理，結(jié)合上述模型和理論，研究典型高分子加工技術(shù)中的流變學問題，完善和優(yōu)化相應(yīng)的加工條件，實現(xiàn)高分子流體流變性能的精準高效調(diào)控。

二、研究內(nèi)容

  針對纏結(jié)高分子流體，在系統(tǒng)的實驗研究和計算機模擬研究基礎(chǔ)上，深入理解快速大形變條件下高分子鏈構(gòu)象和纏結(jié)演化動力學，明晰非線性流變行為的分子機理，嘗試建立纏結(jié)高分子流體的分子流變學新模型或新理論；結(jié)合復(fù)雜高分子流體微結(jié)構(gòu)與流變性質(zhì)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，嘗試將纏結(jié)高分子流體分子流變學的新模型或新理論拓展到高分子多相多組分體系和高分子納米復(fù)合體系，構(gòu)建相應(yīng)的介觀模型或唯象理論；圍繞納米注塑成型技術(shù)，揭示半封閉納米孔道導(dǎo)致的空間受限特異性，闡明纏結(jié)高分子流體鏈構(gòu)象與鏈纏結(jié)的調(diào)控規(guī)律，實現(xiàn)不同界面間的超強粘接。主要開展以下五方面內(nèi)容的研究：

（一）纏結(jié)高分子流體流變學的新模型與新理論。

  遴選或設(shè)計纏結(jié)高分子流體的分子模型體系，基于第一性原理，建立纏結(jié)高分子流體非線性流變學新模型或新理論，借助計算機模擬與數(shù)值計算，在驗證經(jīng)典流變學理論物理圖像的同時，證實新模型或新理論的可靠性和有效性。

（二）纏結(jié)高分子流體的分子動力學模擬與實驗驗證。

  通過計算機模擬，揭示快速大形變條件下，高分子鏈結(jié)構(gòu)和纏結(jié)結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律，闡明宏觀流動、彈性恢復(fù)、壁滑滯后等典型非線性流變現(xiàn)象的分子機理，明晰分子鏈的松弛規(guī)律；設(shè)計分子水平上的流變學實驗驗證計算機模擬的結(jié)果。

（三）高分子多相多組分體系的復(fù)雜流變行為。

  揭示高分子多相多組分體系的相形態(tài)、相尺寸、界面厚度、界面上分子鏈取向和鏈尺寸與多相多組分流體線性和非線性流變性能間的關(guān)聯(lián)，明確強流場下界面屈服的分子機理，完善多相多組分體系的結(jié)構(gòu)流變學理論，實現(xiàn)高性能高分子多相多組分材料的優(yōu)化與設(shè)計。

（四）高分子納米復(fù)合體系的復(fù)雜流變行為。

  闡明影響納米粒子分散與相分離行為的關(guān)鍵因素，建立高分子納米復(fù)合體系中多尺度動力學行為與粘彈性的關(guān)系；分析快速大形變條件下高分子納米復(fù)合流體的結(jié)構(gòu)與流變性質(zhì)之間的關(guān)系，完善高分子納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)流變學理論。

（五）受限態(tài)高分子非線性流變學行為的分子機理。

  研究受限與自由空間中高分子鏈構(gòu)象和纏結(jié)度的差異性，從分子水平上闡明受限空間尺寸、高分子種類與拓撲結(jié)構(gòu)、制樣方法等因素對受限態(tài)高分子流變行為的影響，在分子水平上實現(xiàn)對纏結(jié)高分子流體結(jié)構(gòu)和動力學行為的調(diào)控，進而實現(xiàn)高分子復(fù)合物或復(fù)合界面的高性能化。

三、申請注意事項

（一）申請書的附注說明選擇“高分子非線性流變行為的分子機理與性能調(diào)控”（以上選擇不準確或未選擇的項目申請不予受理）。

（二）申請人申請的直接費用預(yù)算不得超過1700萬元/項（含1700萬元/項）。

（三）本項目由化學科學部負責受理。