高分子乳胶基软胶体晶体形变机理的同步辐射小角X射线散射研究

本项目拟利用大科学装置同步辐射小角X射线散射技术研究高分子乳胶基软胶体晶体在拉伸、剪切和压缩条件下的形变机理。低玻璃化温度（低于室温）的高分子乳胶广泛用于涂料、粘胶剂等领域，通常高分子乳胶颗粒直径为100-300nm，尺寸分布非常窄，在干燥成膜过程中会自发形成三维有序的软胶体晶体结构。这些软胶体晶体具有通常硬球胶体晶体和原子、分子晶体所不具有的大尺度晶格变形能力，因此为我们研究在外力作用下由于晶格常数的变化而带来的晶体结构的变化成为可能，这样的结果将为晶体学研究积累相关知识。除此之外，在实际的应用中乳胶膜大多用于需要了解其在外力作用下结构演化及性能改变等领域，这些知识的积累有助于工业界更好地调节相关体系的化学组成以获得性质更加优异的制品。

高分子乳胶指的是直径为一百至几百纳米的高分子微球分散在水中的体系，通过水分挥发这些微球可以堆积在一起形成有序的胶体晶体结构，另外，这些构成这些微球的高分子材料通常具有比较低的玻璃化转变温度，从而在推积之后可以变形成为十二面体结构以充分填充粒子间的缝隙形成连续完整的具有力学强度的块状材料。本项目聚焦这些通过干燥高分子乳胶体系形成的胶体晶体材料的力学形变行为，利用同步辐射小角X射线散射的手段研究了其在形变过程中的微观结构演化机理，发现体系微观形变与宏观形变之间具有直接的关联，通过改变粒子间的粘结力可以有效调控体系微观形变的程度直至体系表现仿射形变。这些结构为我们理解软胶体晶体这类特殊材料提供了新的数据，为其在光子晶体等领域的应用打下了基础。