本课题组博士研究生杨俊升等采用原子层面的非平衡分子动力学方法系统地研究了PE熔体在拉伸流场下结晶过程中的取向有序,链内构象,链间有序的分子堆积的过程。相关研究工作发表于The Journal of Chemical Physics (2017,146:014901)期刊上。
本工作采用非平衡分子动力学的方法研究了流动场诱导PE熔体结晶的动力学演化过程。动力学模拟结果显示:拉伸外场首先会诱导链内构象有序从gauche到trans的转变,链内构象有序进一步与链间取向相互耦合产生六方晶的有序堆积。随着全trans链段的不断增长,突破一定的阈值之后就会导致正交晶体的有序堆积。这个结果进一步证明了流动场诱导结晶是一个多重有序的过程,其中涉及了链内和链间有序。基于模拟的结果,我们提出了链内构象,链间取向和密度有序的流动场诱导结晶的物理机制。其中,链内构象有序直接与应力相关。模拟的结果还还进一步证明了,链内和链间有序不仅仅是熵诱导的结果,还有来自能量的贡献。
以上研究工作得到国家自然科学基金(51633009和51325301))和科技部国家重点研发任务(2016YFB0302501)的资助。
理想PE正交(a)和六方晶型(b);(c)键取向有序值对应的空间原子构象分布图,深蓝色代表正交结构(OM),浅蓝色代表六方结构(HM),其它颜色代表无定形结构。
相关链接:https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4973382