学术动态

[Soft Matter]基于应变-温度空间中微观结构演化的聚丁二烯橡胶力学响应重构:熵弹性和应变诱导结晶为桥梁


        我团队博士研究生陈品章等在李良彬研究员和陈威副研究员的共同指导下,采用同步辐射广角X射线衍射技术(SR-WAXD)系统地研究了顺丁橡胶在低温单轴拉伸过程中的结构演化过程和规律。相关研究工作近期发表于Soft Matter期刊上。

        该工作利用自主研制的低温伸展流变仪,与上海同步辐射光源进行联用,系统研究了低温不同温度下顺丁橡胶随着单轴拉伸的结构演化过程。基于应力-应变曲线和结晶度、取向的无定型比例的演化规律,将室温~玻璃化转变温度(Tg)划分为三个温度区间:高温区(0~25°C)、中温区(-30~0°C)和低温区(-90~-45°C)。其中高温区样品的断裂伸长率很短,并且不能发生SIC,但在中温区,顺丁橡胶可以发生SIC且断裂伸长率增长为高温区的三倍多,低温区在结晶温度(Tc)以下,初始存在少量晶体但是整体依旧是SIC过程。结晶度、晶粒尺寸的变化趋势和之前天然橡胶的结果相似,进一步推广了串并联模型的普适性。该团队在应变-温度空间绘制了顺丁橡胶的结构演化相图,为低温苛刻条件下顺丁橡胶的使用提供了指导。其次,该工作利用经典熵弹性模型和考虑SIC影响的Plagge模型对天然、丁基和顺丁橡胶力学曲线进行重构,为理论模拟工作提供了数据支持。



        以上研究工作得到国家自然科学基金(51973207517905035163300951903091)的资助并感谢上海光源提供的同步辐射实验机时。