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中国科大李良彬教授团队 Macromolecules：玻璃态聚合物在宽温度范围内的过老化

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2024-10-29 14:00

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玻璃态材料的物理老化行为是影响其机械服役行为的重要因素。早期研究表明，高于屈服应变的外加形变能够消除玻璃态材料老化历史，而微小机械扰动能够加速玻璃态材料的老化动力学。对这一过老化现象的研究有助于理解玻璃态材料在长时间储存后的机械服役行为，以及探索通过机械处理制备超稳定玻璃材料的可能途径。

近期，中国科学技术大学国家同步辐射实验室，安徽省先进功能高分子薄膜工程实验室，中国科学院软物质化学重点实验室许廷雨博士等采用分子动力学模拟方法，对宽温度范围内玻璃态聚合物在外加应变下的结构、能量和动力学演化进行了系统研究。研究结果表明，玻璃态聚合物材料在其理想玻璃化转变温度(Tideal)以上表现出与低于Tideal完全不同的过老化动力学行为。过老化仅发生于低于Tideal或无热介观粒子体系；而在高于Tideal的温度区间内，玻璃态聚合物体系内结构和动力学演化发生解耦，其在外加微小机械扰动下仅发生动力学的加速，而其微观结构和能量状态以与静态下完全相同的路径和速率进行演化。此外，在略低于Tideal的温度区间内，消除老化历史和发生过老化的临界应变幅度随温度降低略有增大，直到在约化温度T=0.2附近不再随温度发生变化。

图1 (a) 玻璃态聚合物在外加应变下过老化动力学的温度-应变相图

玻璃态材料基于VFT外推的理想化玻璃态转变温度通常被认为对应于理论假设中熵值抵达零点的温度。玻璃态材料在Tideal两端表现出完全不同的过老化行为，其进一步的物理机制解释可能有助于研究者对于理想化玻璃态转变点的进一步理解。该工作以“Overaging in Glassy Polymers within a Wide Range of Temperature”为题发表在《Macromolecules》上。文章第一作者是中国科学技术大学博士后研究员许廷雨博士，通讯作者为李良彬教授。该研究得到国家自然科学基金委的支持。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.macromol.4c01274

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