近日，鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陳靜波教授、張彬教授團(tuán)隊(duì)在高分子結(jié)晶研究領(lǐng)域取得積極進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用選擇性溶解法研究高分子單晶溶解速率隨時(shí)間和空間的變化，揭示了高分子單晶的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)與其所產(chǎn)生的亞穩(wěn)性之間的關(guān)系。

高分子晶體的溶解速率通常會(huì)隨時(shí)間和空間而變化。研究團(tuán)隊(duì)以低分子量的聚氧化乙烯作為模型體系，采用分步選擇性溶解的方法，揭示了高分子單晶亞穩(wěn)性的空間變化在生長(zhǎng)過程中是如何產(chǎn)生的。研究發(fā)現(xiàn)，沿著特定晶面的溶解速度是恒定的，但粗糙晶面的溶解速率大約是光滑晶面的5倍。溶解速率與熔融溫度呈阿倫尼烏斯關(guān)系，由此可解析出粗糙晶面和光滑晶面的溶解活化能分別為420±40 kJ/mol和650±50 kJ/mol。這表明在粗糙晶面上分子鏈的相鄰鏈數(shù)量大約比光滑晶面少三分之一。較高的溶解活化能表明對(duì)結(jié)晶高分子溶解而言，整條鏈的逐步解吸附是必不可少的。本研究不但揭示了聚合物晶體的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)與其最終的亞穩(wěn)性之間存在著緊密的聯(lián)系，也有望為光刻膠加工物理、膜科學(xué)、塑料回收和藥物輸送等領(lǐng)域的研究提供新方法和新思路。

研究成果以“Selective dissolution as a tool for detecting spatial variations in the metastability within lamellar polymer crystals”為題發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《Nature Communications》上。論文第一作者為鄭州大學(xué)材料學(xué)院青年教師王冰花副教授，通訊作者為鄭州大學(xué)材料學(xué)院張彬教授，鄭州大學(xué)為唯一通訊單位。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、河南省杰出青年科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-58572-1

聚氧化乙烯單晶的溶解過程