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)系统地研究了天然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天然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~Tg划分为三个温度区间:高温区(-10~25°C)、中温区(-50~-10°C)和低温区(-60~-50°C)。其中高温区的结果与之前的研究相似,是一个应变诱导结晶过程(SIC),结晶度随着应变的增加近线性增加,但在中温区,结晶度不再随着应变线性增加,结晶速率变缓甚至形成了一个平台,通过定量分析发现SIC形成的晶体扮演着物理交联点的角色,而结晶度大于一个阈值(8%)之后晶体之间会形成一个并联的晶体网络来承担应力,据此模型在应变-温度空间绘制了天然橡胶的结构演化相图,为低温苛刻条件下天然橡胶的使用提供了指导。
以上研究工作得到国家自然科学基金(51633009、51790503)以及中国工程物理研究院联合基金(U1530114)的资助。
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