近日，鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陳靜波教授、張彬教授團隊在高分子結(jié)晶研究領(lǐng)域取得積極進展。團隊創(chuàng)新性地采用選擇性溶解法研究高分子單晶溶解速率隨時間和空間的變化，揭示了高分子單晶的生長動力學(xué)與其所產(chǎn)生的亞穩(wěn)性之間的關(guān)系。

高分子晶體的溶解速率通常會隨時間和空間而變化。研究團隊以低分子量的聚氧化乙烯作為模型體系，采用分步選擇性溶解的方法，揭示了高分子單晶亞穩(wěn)性的空間變化在生長過程中是如何產(chǎn)生的。研究發(fā)現(xiàn)，沿著特定晶面的溶解速度是恒定的，但粗糙晶面的溶解速率大約是光滑晶面的5倍。溶解速率與熔融溫度呈阿倫尼烏斯關(guān)系，由此可解析出粗糙晶面和光滑晶面的溶解活化能分別為420±40 kJ/mol和650±50 kJ/mol。這表明在粗糙晶面上分子鏈的相鄰鏈數(shù)量大約比光滑晶面少三分之一。較高的溶解活化能表明對結(jié)晶高分子溶解而言，整條鏈的逐步解吸附是必不可少的。本研究不但揭示了聚合物晶體的生長動力學(xué)與其最終的亞穩(wěn)性之間存在著緊密的聯(lián)系，也有望為光刻膠加工物理、膜科學(xué)、塑料回收和藥物輸送等領(lǐng)域的研究提供新方法和新思路。

研究成果以“Selective dissolution as a tool for detecting spatial variations in the metastability within lamellar polymer crystals”為題發(fā)表在國際權(quán)威期刊《Nature Communications》上。論文第一作者為鄭州大學(xué)材料學(xué)院青年教師王冰花副教授，通訊作者為鄭州大學(xué)材料學(xué)院張彬教授，鄭州大學(xué)為唯一通訊單位。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、河南省杰出青年科學(xué)基金等項目的資助支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-58572-1

聚氧化乙烯單晶的溶解過程