PEO单晶的纳米力学研究

高分子的结晶结构与形态对高分子材料的宏观机械性能具有重要影响，高分子结晶过程的分子机理、结晶热力学、动力学等构成了高分子物理的重要研究内容。由于检测手段的限制，人们只能通过解析高分子结晶的结构/形态得出高分子链在晶体中的取向等信息，由此来推演聚合物在分子水平的结晶过程/机理。直接在单个高分子水平研究高分子晶体中链段的折叠与解折叠过程，是许多科研工作者梦寐以求的事情，该研究对于揭示结晶过程的分子机理具有重要意义。本项目拟利用单分子力谱，并结合AFM的成像功能，从单分子水平研究PEO单晶中高分子链的解折叠过程以及尝试利用单分子力谱的力钳模式跟踪PEO链的折叠（重新结晶）过程，可以深入直接的研究PEO链折叠/解折叠动力学。同时这些信息可以用于直接验证一些关于高分子晶体的经典理论模型。另外,拟利用单分子力谱直接研究PEO单晶的亚微观力学性能,比如杨氏模量等，考察其与单分子水平实验结果的关联。

本项目成功建立了利用AFM单分子力谱并结合AFM成像研究PEO单晶中单个高分子链间相互作用的实验方法，并进一步利用此方法揭示了高分子链从晶体中解折叠的本质及溶剂对该过程的影响。结合受控分子动力学模拟，对比研究了溶液相单晶与熔融相单晶中高分子链的不同折叠规律。通过对比单分子拉伸与介观挤压实验，从能量消耗角度建立了单分子与介观实验的联系。除此之外，本项目还在螺旋晶中高分子链折叠模式的研究，球晶生长面上高分子链解折叠过程的研究以及从晶体中部分解折叠的PEO链向晶体中的重新折叠（结晶）过程等研究方面也取得了积极的进展。通过此项目的开展，我们进一步发展了AFM单分子力谱方法，拓展了其在高分子结晶及高分子凝聚态等研究中的应用，为进一步从单分子水平认识其它结晶过程奠定了坚实基础。