南京大學胡文兵教授課題組研究綜述:結晶共聚物的分子建模及其應用
2023-03-04 來源:高分子科技
共聚是調控高分子材料結晶性能的有效手段。以聚乙烯為例,從高密度聚乙烯,到低密度聚乙烯,再到線型低密度聚乙烯,直至聚烯烴熱塑性彈性體,共聚在結晶高分子中獲得了較為普遍的應用。共聚單元的序列分布對共聚物結晶行為起著決定性的作用,因而其影響機制是高分子材料結構與性能關系研究中的重要科學問題。另外,作為蛋白質二級結構之一的Beta折疊,其為蛋白質天然結構疏水內核帶來熱力學穩定性,Beta折疊受限于氨基酸有限的規整序列長度,這一化學受限效應也是蛋白質折疊研究需要重點關注的基礎科學問題。
在國家自然科學基金委的項目資助下,南京大學胡文兵教授從可結晶共聚物鏈單元序列化學結構的分子建模出發,圍繞無規共聚物和嵌段共聚物序列結構對其結晶行為的調控機制,總結了近年來采用動態Monte Carlo分子模擬方法所開展的相關研究進展。以靜態條件下溫度調控結晶和動態條件下應變誘導結晶這兩個方面為脈絡,綜述涉及聚乙烯結晶(圖1)、兩嵌段共聚物自組裝受限結晶(圖2)和熱塑性彈性體取向誘導結晶(圖3)等典型應用案例,旨在表明有效的分子建模有助于我們深入理解共聚物結晶的微觀調控機制,以便更好地從事高分子材料的基礎研究和應用開發。
以下圖3顯示嵌段共聚物拉伸誘導結晶的稀相情景,兩組分的微相分離帶來大量的小晶疇(黃色區域)。小晶疇作為拉伸變形過程可犧牲的硬疇結構,給熱塑性彈性體帶來較高的韌性,由于其在后續拉伸過程中難以立即恢復,也是熱塑性彈性體呈現顯著應變軟化現象(Mullins效應)的原因。
綜述全文已經上線發表在《中國科學 化學》網頁版上。PDF免費下載網址:https://doi.org/10.1360/SSC-2023-0026
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(責任編輯:xu)
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