我团队硕士研究生马云青等在在中国科学技术大学崔昆朋特任教授、西安交通大学郭航副教授的共同指导下，聚焦于流动诱导结晶（Flow-Induced Crystallization,FIC）这一高分子材料加工过程中的关键科学问题，系统研究了聚乳酸（PLA）在多种拉伸模式下的结晶行为，尤其揭示了双轴拉伸过程对聚合物结晶动力学和晶体取向的深刻影响。研究团队利用自主搭建的可与同步辐射原位X射线散射联用的双轴拉伸实验平台，结合原位广角X射线散射（WAXS）技术，对PLA薄膜在单轴、恒宽单轴（UCW）、同步双轴（SIM）以及异步双轴（SEQ）拉伸模式下的结构演化过程进行深入研究。相关工作近期发表在期刊 Macromolecules 上。
在这篇文章中，对于结晶抑制机制进行了解析：在SIM与UCW拉伸过程中，由于侧向应力扰乱了分子链的定向排列，显著抑制了结晶行为，表明链段的取向序主导了FIC行为的发生，这一认识修正了传统FIC理论强调构象有序化的主导作用。此外，在SEQ拉伸中，可以精确调控结晶动力学与晶体方向。当第一步拉伸未诱导晶体形成，第二步正交拉伸可诱导晶体沿原拉伸方向或正交方向择优取向，打破了传统FIC只在当前拉伸方向形成结晶的认知。最后，构建了FIC相图模型，建立了一个可预测的相图，将不同拉伸比例对应的结晶行为进行区域划分，为工业化生产高性能PLA薄膜提供了可视化、定量化的调控路径。
本研究不仅丰富了聚合物在复杂应力场下结晶行为的理论基础，也为绿色可降解材料——聚乳酸的工业加工提供了直接的工艺优化依据。未来，团队计划进一步探索多步双轴拉伸策略，以抑制早期结晶、提升链段流动性，实现厚度更薄、性能更均衡的高性能PLA薄膜制备。
该研究得到了国家自然科学基金（52273028）、中科院-中物院联合基金（U2430213）、合肥市重大科技专项“揭榜挂帅”项目（2022-SZD-005）以及中国科学院（JZHKYPT-2021-04）等项目资助，实验部分由上海同步辐射光源BL10U1线站提供技术支持。
Ma Y, Zhu J, Li W, et al. How Biaxial Flow Modulates Crystal Nucleation Behavior in Poly (lactic acid)[J].Macromolecules,2025.
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.5c01278
