高分子结晶理论模型展望
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高分子结晶理论模型展望
 发布时间:2019-06-03  大小:【

高分子结晶理论是高分子科学的一大难点和挑战。近一个世纪以来,为了理解和解决高分子结晶的成核与生长这一基础科学问题,学者们提出了许多不同的理论模型。但受限于高分子体系本身的复杂与多样性,目前为止,并没有一套理论模型可以完整的描述高分子结晶的过程与特点。

近日,中国科学技术大学国家同步辐射实验室李良彬教授团队在Macromolecules上发表题为《高分子结晶:克服分子链柔性和连结性的艰难过程》Tough Journey of Polymer Crystallization: Battling with Chain Flexibility and Connectivity[Macromolecules 2019, 52, 35753591]的展望文章,博士生唐孝良和副研究员陈威为论文的共同第一作者。

该展望以抛出问题,激发讨论为目的。首先追根溯源,介绍了经典成核理论和非经典成核理论,总结了这些重要理论模型的特点,基本假设和不足之处。在此基础上,该论文回顾高分子结晶的Hoffmann-Lauritzen模型和Strobl教授提出的Multi-stage模型,以及这两种模型之间的争议。 此外,该展望还介绍了近年来在蛋白质、胶体粒子等领域中发展而来的“两步成核”理论,借此强调了在高分子结晶中中间态的存在以及其结晶中的重要作用。

相比于小分子,高分子的主要特点是其长链结构带来的连结性Connectivity与柔性Flexibility。该展望就高分子材料这两个特点,建议了构建高分子结晶理论需要考虑三个问题:

1、柔性链段如何转变成为构象有序的刚性链段?

2、半晶聚合物中无定形部分是如何形成的?

3、无定形链段是否会被晶区链段拉到生长前端?

基于对高分子结晶过程的理解,该论文用一幅生动形象的卡通概括了高分子结晶的艰难过程。(图1Macromolecules封面图片)。 

  

  

以上研究工作得到国家自然科学基金, Royal Society Newton Mobility Grant MBAG, 中国留学基金委等项目的支持。

原文链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acs.macromol.8b02725

 

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