亚洲永久网址在线观看,九色腾高清,粉色视频APP

英文原題：Bond Orientation-Determined Enthalpic Stress in Polymer Glasses upon Deformation

中國科學技術大學李良彬、崔昆朋團隊ACS Macro Letters | 玻璃態聚合物在應變中由鍵取向決定的焓應力

通訊作者：崔昆朋，李良彬，中國科學技術大學

作者：許廷雨，崔昆朋，聶翠，彭帆，曹仁寬，劉紫薇，孫灝，李良彬

背景介紹

理解玻璃態聚合物機械響應的微觀機理是迄今尚未解決的科學難題。與小分子玻璃不同，分子鏈連接性引入了額外的結構和動力學機制，從而賦予了玻璃態聚合物獨特的機械行為。玻璃態聚合物的應力響應隨鏈段構象的變化而發生顯著改變。熔融拉伸的玻璃態聚合物通常較各向同性樣品具有更高的模量和屈服應力，以及更好的延展性。當施加應變時，分子鏈網絡能顯著增強宏觀應力，并抑制裂紋的形成和最終斷裂。目前針對分子鏈構象對玻璃態聚合物材料宏觀力學行為的影響，已提出如抑制密度波動、增加內摩擦、鏈內焓或熵應力等多種可能的微觀機制，但仍遠未達成共識。

鏈段拉伸本身并不足以在玻璃態聚合物中產生宏觀應力。實驗表明，應變結束后，雖然受拉伸的鏈段構象幾乎保持不變，但樣品本身僅能發生百分之幾的回縮。然而當再次施加應變驅使樣品發生流動時，變形的鏈段網絡將使其表現出相較各向同性樣品更強的應變硬化。受最近關于機械復蘇的工作的啟發，本工作對預拉伸的玻璃態聚合物模型施加振蕩剪切以驅動其發生流動，從而研究在材料發生宏觀流動的條件下鏈構象的變化對玻璃態聚合物力學行為的影響。

文章亮點

對于聚合物熔體，其對外加形變的應力響應幾乎完全由鏈段構象決定，現有的熵彈性理論能夠很好地描述其分子鏈構象-力學行為本構關系。然而對于玻璃態聚合物，盡管鏈段構象的變化能帶來顯著的力學響應變化，但鏈段構象本身并不足以直接產生對應的宏觀應力。現有的理論工作更多關注玻璃態聚合物材料在應變過程中鏈段對其動力學行為的影響。本工作通過施加小幅震蕩應變，以模擬玻璃態聚合物在宏觀大應變條件下產生的鏈段運動能力，從而研究在鏈段具有一定運動能力的條件下，鏈段構象本身所能產生的宏觀應力。

圖文解讀

該工作采用分子動力學模擬方法，通過對預應變玻璃態聚合物模型施加震蕩應變，揭露了在鏈段運動能力和鏈內連接鍵尺度的有序共存的條件下，模型中將出現額外的焓應力，這種焓應力比熵彈性高幾個數量級。

圖1 (a) 對預拉伸的玻璃態聚合物模型施加震蕩剪切 (b) 震蕩應變下模型在預拉伸方向出現的回縮焓應力。

通過對具有不同機械歷史的預應變玻璃態聚合物模型施加震蕩剪切，可以證實該應變的大小完全由鏈內連接鍵長度尺度上的取向程度決定。由于玻璃態聚合物在應變過程中涉及由應力誘導的鏈段運動能力，因此在對玻璃態聚合物施加應變時，也應存在類似的焓應力以改變材料宏觀應力響應。實驗和模擬工作均表明，玻璃態聚合物在屈服后的應力松弛行為顯著慢于屈服前應力松弛。這可能是由于在屈服后存在鍵取向的情況下，隨結構松弛產生了新的焓應力。

圖2 (a) 對不同機械歷史的玻璃態聚合物模型施加震蕩應變 (b) 不同模型中回縮焓應力與鏈內連接鍵取向之間的對應關系。

這項研究工作揭示了鍵長度尺度上的鏈內取向如何影響玻璃態聚合物機械行為的潛在機制，是對現有玻璃態聚合物機械響應理論的有效補充。

總結/展望

本模擬工作表明，在鏈內鍵取向和鏈段遷移率同時存在時，將產生額外的焓應力。這種應力比熵彈性高幾個數量級，完全由鏈內連接鍵長度尺度上的取向程度決定。這一焓應力將作為疊加項存在于玻璃態聚合物的應變和松弛過程中。需要指出的是，最近一些理論工作通過假設鍵取向增大了鏈段運動自由能壘，從而將鍵取向引入玻璃態聚合物的本構模型。這與本工作具有不同的物理機制。本工作中出現的焓應力是鍵取向模型中非仿射粒子位移的結果。另一方面，盡管本文中所指出的焓應力遠高于熵應力，但仍明顯低于玻璃態聚合物在強應變硬化區域表現出的宏觀應力。強應變硬化區域的應力增長應與鏈段更大長度尺度的取向相關。

通訊作者信息：

崔昆朋，博士

中國科大化學與材料學院特任教授，國家創新計劃人才。研究方向：同步輻射原位研究方法、高分子材料加工-結構-性能關系、先進功能高分子薄膜。近年主持國家自然科學基金委海外優青、面上項目等多項課題。在Chemical Review、Physical Review Letters、Proceedings of the National Academy of Sciences、Macromolecules等學術雜志上發表SCI論文60多篇。

李良彬，教授

中國科大講席教授，國家同步輻射實驗室黨委書記、副主任。國家杰出青年基金獲得者，國家“萬人計劃”入選者。擔任高分子領域期刊Macromolecules副主編。近年主持國家自然科學基金委杰青、重大課題、重點項目和科技部重點領域創新團隊項目、重點研發項目，中科院儀器裝備項目、建制化平臺，皖維、樂凱、中石油、Sabic企業合作項目等40余項。在Chemical Review、Macromolecules、Polymer等學術雜志上發表SCI論文300多篇，申請和授權專利100余項，應邀為Chemical Reviews、Macromolecules、Soft Matter、Polymer等高分子領域權威期刊撰寫綜述、展望和專論。

ACS Macro Lett.?2023, 12, XXX, 1251–1256

Publication Date:?August 29, 2023

https://doi.org/10.1021/acsmacrolett.3c00387

? 2023 American Chemical Society

ACS Macro Letters publishes highly valuable research that helps scientists and engineers be the first to leverage discoveries in polymer and materials science to solve challenges in biomedicine, energy, sustainability, and beyond. The journal boasts an impressive speed of < 7 weeks from submission to publication. The scope of the journal includes high-impact research of broad interest in all areas of polymer science and engineering, including cross-disciplinary research that interfaces with polymer science.

原創文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/01/25/7fbf18d757/

末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

中國科學技術大學李良彬、崔昆朋團隊ACS Macro Letters | 玻璃態聚合物在應變中由鍵取向決定的焓應力

相關推薦