高分子材料玻璃化转变是高分子物理领域的重要课题。本项目设计高分子物理实验,选择胶体模型高分子链为体系,采用数字摄像显微技术,来研究玻璃化转变过程中高分子链的微观结构-动力学性质关系。研究的主体思想是利用受限自组装和原位聚合,制备新型具有温度敏感特性的胶体模型高分子链,配合数字摄像显微技术的连续观察和粒子跟踪程序,来"量化"玻璃化转变过程中模型高分子链的微观位置及其随时间的变化,从而直观和精确地研究玻璃化转变过程中高分子链的微观结构演变,动力学变化,协同重组区和团簇结构的形成,动力学不均匀性等物理问题。另外,通过改变模型高分子链的微观拓扑结构,来研究拓扑结构对高分子链玻璃化转变的影响。本研究结果不但可以与现有理论模型进行定量比较,加深对玻璃化转变本质的理解,而且可以为如何调控微观结构,进而设计玻璃态高分子材料提供指导。
glass transition;polymer;colloid;structure;dynamics
高分子材料玻璃化转变是高分子物理领域的重要研究课题。本项目制备了胶体模型高分子链,并采用摄像显微技术和粒子跟踪程序,来研究玻璃化转变过程中高分子链的微观结构-动力学性质关系。研究发现随着模型高分子链堆积密度的增加,体系进入玻璃态,并表现出与温度驱动的高分子玻璃化转变一致的玻璃态行为包括动力学趋缓、协同重组区和团簇结构的形成、以及动力学不均匀性等。同时,本项目充分发挥实空间成像的优势,研究了链的链接性对玻璃态动力学的影响。研究发现体系在玻璃态以上的过冷液体区,链的链接性与协同重组区有直接相关性;而在体系在进入玻璃态后,链的链接性并不决定协同重组区和团簇结构的形成。本研究结果可以与现有理论模型进行定量比较,加深对高分子链玻璃化转变本质的理解。