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不寻常热处理，嵌段共聚物相变过程类似金属

来源: X-MOL 2017-07-20 15:35:42

材料的宏观性质往往是由构成组分的微观结构所决定。对于凝聚态物质而言，原子之间的结合方式和分子的空间结构决定其最终展现的宏观物理性质。基于经典的理论，金属等硬材料的结构可简单看作“硬球”原子通过相互吸引力和排斥力作用紧密堆叠而成。金属从熔融状态冷却时，通常会形成体心立方、面心立方等高度对称性的晶体结构；然而，诸如锰、钚等特殊金属，在熔融低温冷却（冶金）过程中却会形成一些结构复杂的低对称性准晶结构。而且，金属合金在冶金过程中会呈现出更为复杂的结构状态。但是，对于平衡或非平衡状态下金属等硬材料在相变过程中结构演变的系统探究，在目前仍是一项巨大的挑战。

近日，美国明尼苏达大学的Kevin D. Dorfman和Frank S. Bates等研究者制备了低分子量1,4-聚（异戊二烯）-b-聚（±-丙交酯）二嵌段共聚物（PI-b-PLA），基于该AB型二嵌段共聚物结构的不对称性，系统地研究了其热处理过程中的微观结构自组装行为。相关工作发表在Science 上。

表面活性剂、超分子聚合物、嵌段共聚物等物质在溶液相或熔融等分子链具有较强运动能力的状态下，分子链能够通过不同的组装方式构建球形、胶束等结构状态。AB型二嵌段共聚物作为该类结构中最简单的分子，可通过两组重复单元进行线性组合形成目标分子。在不对称的组合状态下，二嵌段共聚物呈球形，而在无溶剂稀释的情况下进行组装时，这些“软”胶束则会呈现多面体形状。作者在最近的研究中发现，平衡状态下二嵌段共聚物的结构单元主要以bcc排列形式存在。他们以PI-b-PLA为例进行研究，在低摩尔质量实验中，他们发现当PI-b-PLA样品降低至有序-无序转变温度（TODT）以下时可以形成Frank-Kasper（FK）σ相与接近十二边形的准晶相（DDQC），体系达到有序固相与无序液相平衡。这一观察结果同时也验证了自洽场理论（SCFT）。

材料学

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