高分子单晶:从结晶策略到功能化应用

现代高分子科学诞生一百年以来,高分子化学、高分子物理与高分子加工发展迅速,形成了较为完整的学科体系。作为高分子物理的重要构成部分,高分子结晶学聚焦于微观结晶过程,揭示高分子链独特的运动行为。高分子晶体依据其独立结构数目分为单晶和多晶,其中高分子单晶中分子链紧密排列,形貌表现出完美的几何对称性,具备优异的力学和光电性能。但由于分子链运动的复杂性,高分子单晶的培养仍然存在很大的困难。几十年来,大量科学家致力于高分子单晶的研究,获得了丰硕成果。在本文中,我们着眼于高分子单晶研究的历史与进展,细致论述了高分子单晶的结晶策略及其功能化应用,希望能对相关研究者提供有效的帮助。

原子力显微镜测量高分子纳米材料力学性能探针选择的研究

以高分子单晶为测试样本,主要研究了利用原子力显微镜(AFM)对高分子纳米材料进行力学性能测试时样本的厚度和探针的弹性系数(k)对其测试结果的影响。结果表明测试的样本厚度比较低时测试结果受基底影响较大;在样本确定足够厚度的前提下,探针采用k值过小的探针得到的测试值偏低,采用合适k值的探针才能得到较接近真实值得测试结果。

AFM单分子力谱在真实材料及生物体系中的应用--挑战与机遇并存

基于原子力显微镜技术(AFM)的单分子力谱是研究分子间分子内相互作用的有效手段.为了简化样品体系及数据的解析,真实的生物或材料体系通常被简化,其中的目标分子被提取并桥连于AFM的针尖与固体基片之间进行研究,这是认识真实体系的有效途径.随着技术的不断进步(包括样品固定方法的改进),使得直接研究真实生物及材料体系中的各种弱相互作用成为可能,此种条件下获得的信息对相关生命过程的调控及高性能材料的设计更具指导意义.本文概述了近几年基于AFM力谱技术在活体细胞以及高分子材料领域的研究进展,分析了存在的主要问题,并对相关领域的未来进行了展望.

片晶折叠表面成核机制与结晶温度的相关性研究

利用自晶种方法,在邻二氯苯稀溶液中培养聚丁二酸丁二醇酯(PBS)晶体,系统研究了结晶温度对其晶体形貌的影响.使用PBS单晶作为研究对象,有效避免小尺寸观察不具有统计意义的缺点.在结晶过程中,通过改变结晶温度和自晶种温度,可有效调控稀溶液中生长的PBS晶体尺寸大小和晶体中缺陷的数量,得到了单层无缺陷的单晶、双层晶体和多层晶体等一系列PBS片晶.基于对不同实验条件下得到片晶的形貌和表面粗糙度的统计结果,提出晶体中可容忍的缺陷数量与结晶温度和晶种温度密切相关这一结论,通过建立热力学模型,定性分析了晶体中缺陷数量和结晶温度的依赖关系,从片晶表面粗糙度统计结果出发,提出高分子片晶折叠表面成核机制,较好地解释了实验中观察到的不同PBS晶体的形貌.