在国家自然科学基金委的项目支持下，南京大学胡文兵课题组在选用动态蒙特卡洛分子模仿研讨应变诱导聚合物结晶微观机理方面近年来取得了一系列的发展。

  在纤维纺丝、薄膜拉伸和塑料注塑成型工艺流程中，聚合物结晶一般都产生在高速取向变形进程中，这一进程还伴随着聚合物的应力松懈。因而聚合物结晶、取向和松懈这三种非平衡动力学进程相互竞赛，对应的调控要素例如加工温度、应变速率和拉伸应力就一起决议着聚合物资料制品终究的半结晶织态结构及其归纳功能。

  在国家自然科学基金委的项目支持下，南京大学胡文兵课题组在选用动态蒙特卡洛分子模仿研讨应变诱导聚合物结晶微观机理方面近年来取得了一系列的发展。分子模仿效果提醒了应变诱导结晶成核阶段所存在的分子内链折叠成核和分子间缨状微束成核之间的竞赛联系（Polymer, 2013, 54, 3402）以及结晶成核、晶体成长和后成长三个阶段不同的链折叠改动趋势及其微观机理（Polymer, 2014, 55, 1267）；研讨还推行到双链长散布聚合物（Chin. J. Polym. Sci., 2014, 32, 1218），无规共聚物（Soft Matter, 2014, 10, 343; Eur. Polym. J., 2016, 81, 34; Polymer, 2016, 98, 282），溶液聚合物（J. Phys. Chem. B, 2016, 120, 6890），结晶/非晶共混物（J. Phys. Chem. B, 2016, 120, 12988），外消旋共混物（J. Phys. Chem. B, 2018, 122, 10928）和短链支化聚合物（Polym. Int., 2019, 68, 225）等杂乱多组分系统。最近，他们将麦克斯韦应力松懈模型引进到每条高分子链中。分子模仿效果提醒了非晶聚合物应力松懈的熵势垒微观机制（Chin. J. Polym. Sci., 2021, 39, 906）以及聚合物重复单元结构间各种部分相互作用对链扩散势垒的奉献（Polymer, 2021, 224, 123740），他们乃至还发现了低温区非晶聚合物非线性粘弹性的微观产生机制（Chin. J. Polym. Sci., 2021, 39, 1496）。他们进一步比照了引进和不引进应力松懈的聚合物拉伸结晶进程，如图1所示，发现应力松懈在结晶成核、晶体成长和后成长阶段三个阶段都发挥了共同的作用。

  图1：没有应力松懈（Strain-induced）和引进应力松懈（Stress-induced）的聚合物应变诱导结晶比照示意图。

  在结晶成核阶段，聚合物的取向变形减小了构象熵，提升了聚合物的平衡熔点，导致结晶成核的过冷度，即热力学驱动力增强，所以结晶的开始应变随温度上升而变大。增大应变速率，聚合物链内调整这一动力学效应将推延结晶成核的产生，结晶的开始应变也相应变大。一开始他们合理地猜测应力松懈将削弱聚合物的取向变形程度，给热力学上带来不利于结晶成核的作用。因为在高速拉伸进程中应力松懈的时刻窗口很小，对聚合物取向变形程度的影响较为有限，实践的模仿效果为这一热力学效应并不显着。实践上引进应力松懈对结晶开始应变的影响与增大应变速率的作用类似，即在高温区都不改动结晶的开始应变，阐明聚合物来得及链内调整；在低温区都增大了结晶的开始应变，阐明应力松懈对结晶首要起到了动力学阻滞效应，而不是预期的热力学削弱效应。

  在晶体成长阶段，因为折叠链片晶成长动力学首要由链内次级成核机理所操控，应力松懈同样在动力学上阻滞晶体成长。所以，应力松懈明显减缓了拉伸进程中结晶度随应变增大而进步的动力学进程，导致在相同应变程度下，引进应力松懈的结晶进程所能到达的结晶度相对较低。

  在后成长阶段，聚合物晶体产生应变诱导的熔融重结晶进程。在这一进程中晶体的折叠链被逼翻开转变为伸直链，片晶转化为纤维晶，对应于半结晶聚合物冷拉的细颈化进程。分子模仿观察到熔融重结晶带来明显的应力松懈加快现象，证明外力做功迫使折叠链晶体熔化，然后以重结晶生成伸直链纤维晶的方式将外界冲击能转化为热能耗散到周边的环境中去，然后使得半结晶聚合物表现出优异的耐性特色，不同于金属和陶瓷资料。这一阶段应力松懈与增大应变速率对结晶形状的影响有所不同：在其它条件相一起，应力松懈明显削减晶粒的数目，而增大应变速率明显减小晶粒的尺度，如图2所示。

  图2：不同拉伸速率下应变诱导与应力诱导结晶的晶区描摹快照，20000对应于相对慢速的拉伸应变进程，5000对应于中速应变。

  这项作业提醒了聚合物应力松懈、拉伸变形和结晶这三个非平衡进程之间在聚合物取向结晶进程中的微观相互竞赛机理，有助于更好地了解实践聚合物高速取向加工成型的进程中的高分子结晶行为以及各种加工要素对半结晶聚合物制品内部

  结构和功能的调控机制。相关效果宣布在Polymer（2021, 235, 124306）。论文的榜首作者是博士生罗文。

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