外力诱导高分子晶体熔融的单分子力谱研究

摘要

研究单个聚合物链在结晶及熔融过程中的行为有助于揭示聚合物的结晶机理,并为最终实现对聚合物结晶过程的调控奠定基础.基于AFM的单分子力谱技术的出现使得单分子操纵及分子间、分子内相互作用的定量化研究成为可能.然而,由于体系复杂性较高,聚合物凝聚态体系的单分子研究充满了挑战.通过发展适宜的样品制备方法,并结合AFM的成像及单分子操纵功能,我们建立了将单个聚合物链从其晶体中拉伸出来的实验方法,并定量测量了该单分子"熔融力"的大小,以及聚合物链在晶体中的折叠模式.利用此方法我们还系统研究了聚合物晶体中链构象、链组成(包括末端基团)等对单分子熔融力的影响规律.我们还利用拉伸分子动力学模拟揭示了上述单分子熔融过程中的精细结构的变化.实验结果显示拉伸分子动力学模拟可以很好地预测单分子熔融过程中的力学性质的变化,而且许多力谱实验参数会影响该熔融过程的表观力学性质.