| 劉庚鑫💇🏼♂️：巨型分子的黏彈性研究進展 |
| 發布人：任振夏 發布時間：2020-07-14 |
50年前🎁，de Gennes指出纏結（Entangled）線形高分子的運動可以抽象為蛇形運動(Reptation)，即：高分子鏈受限於由其周圍鏈所形成的一維管子而作一維運動。這種解讀抓住了線形高分子的核心動力學特征。也正因此，高分子動力學與鏈的拓撲結構密切相關🟠🛐，比如研究人員廣泛研究了星形、支化等拓撲結構對高分子動力學的影響🥳。自然而然地，研究人員會提出如下疑問🦴⚈：偏離一維鏈狀結構的最極端情況，即三維團簇狀高分子，會表現出何種動力學行為？ 劉庚鑫課題組嘗試回答了上述問題。首先介紹了線性流變學中黏彈性分析的方法和實驗結果在動力學上的意義。接著總結了具有三維形狀的模型體系—膠體的動力學行為和理論基礎🦇，尤其是軟球膠體的研究現狀以及從高分子動力學角度的不足。實驗研究則以巨型分子(Giant molecules)為模型樣品。相比於傳統高分子👨🏼👨🏽🍳，巨型分子以結構更具剛性的分子納米粒子(如多面體齊聚倍半矽氧烷👨🦼，POSS)為構建基元(Zhang W.B., Cheng S.Z.D., et al.Macromolecules, 2014, 47(4):1221-1239)，因而更容易保持三維形狀。 近年來的實驗發現，超過臨界直徑(~5 nm)的巨型分子在本體條件表現出持續的儲能模量平臺而不能松弛，表明體系存在受限動力學特征🧙🏼♂️🙎♀️。臨界直徑對應著約20個POSS由柔性短鏈相連組成的三維軟團簇，並可能與玻璃化轉變的微觀解釋存在著聯系。作者進一步提出猜想👨🍼♡，超過臨界直徑的軟團簇處於協同玻璃態，因而不能松弛🩷。三維團簇狀高分子在動力學上不能用纏結作用描述，這些新規律可能指導新材料的設計，但還需要更多的研究投入👮🏻。
圖1：溫度掃描下的線性黏彈性，OPOSS24和OPOSS16的分子模型 上述總結和展望以題為“巨型分子的黏彈性研究進展”的特約專論形式發表在《高分子學報》2020年第7期(高分子學報, 2020, 51(7): 687 - 697)，通訊作者是意昂劉庚鑫特聘研究員🤦🏿♂️。該課題得到了國家自然科學基金青年基金（No. 21903013）的資助。 |
