受限空间中高分子玻璃化转变及分子松弛行为研究

Spatial confinement induces a dramatic change in the structural, dynamical and thermodynamic properties of soft materials. However, it remains difficult to make unambiguous connection between confinement and glassy dynamics. The objective of the present proposal is to understand the impact of chain ends on the glassy dynamics and chain relaxation of confined polymers. This will be achieved by comparing linear polymers with polymer rings without chain ends. If success, this project is not only important for understanding the glassy dynamics of confined polymers, but also important for developing strategies for rational designing of new polymer materials.

由于受到表界面和制备过程的严重影响，受限空间中高分子的聚集态结构、动力学与热力学性质和物理性能都有可能与本体体系有很大差别。因此，空间受限高分子成为高分子物理领域的研究热点和难点问题之一。本项目拟在保持高分子空间受限环境和制备过程相同的条件下，通过环形高分子和线性高分子的比较研究，理解和认识分子端基对受限空间中高分子玻璃化转变动力学和分子松弛行为的影响规律，揭示受限空间高分子玻璃化转变温度下降现象和异常链松弛行为的分子起源，为设计性能优异的高分子材料奠定基础。

受限空间中高分子的异常玻璃化转变现象和链松弛行为的物理本质是高分子物理领域的难点问题之一。为了探索引起这些异常现象和行为的分子起源，我们设计并制备了一系列分别具有和不具有链端基的线形聚苯乙烯和环形聚苯乙烯材料；通过对线形和环形聚苯乙烯本体材料的对比研究，发现对于分子链结构相同的高分子材料，链端基的存在与否及其浓度是影响其玻璃化转变和链松弛行为的重要因素；通过对受限空间中线形和环形聚苯乙烯的对比研究，发现排斥到界面处的链端基是影响受限空间中高分子的异常玻璃化转变现象和链松弛行为的主要因素。本项目的研究成果为进一步研究和发展具有较高温度稳定性的高分子纳米结构及光刻胶材料奠定了基础。