小分子玻璃材料玻璃化转变的力学谱研究

结构玻璃化转变是凝聚态物理最具挑战性的问题之一。玻璃化转变的研究同时也对生物、化学等其他领域有着深远的影响。玻璃化转变的理论一直在不断的发展和更新。人们已经普遍接受玻璃化转变的本质是一个动力学过程的观点。对于玻璃化转变动力学行为，人们广泛使用介电谱这一实验手段来研究，而力学谱的研究似乎更有利于阐明其本质。本项目基于我们近来一直探索研究的测量小分子材料玻璃化转变的复合体系力学谱方法，计划展开关于小分子玻璃材料的力学谱表征，玻璃化转变温度测量，多种力学谱测量结果的比较，力学谱与介电谱的比较研究。预期通过本项目的研究，获得简单方便的表征玻璃化转变温度的可靠实验方法；给出玻璃化转变力学谱与介电谱的统一唯象解释；将力学谱的实验结果与玻璃化转变的相关弹性模型进行半定量的比较研究，从实验上检验模型，最终深化对玻璃化转变的认识。

结构玻璃化转变的性质不仅是凝聚态物理的核心问题之一，它同时也对生物、化学等其他领域有着深远的影响。越来越多的研究者开始关注玻璃化转变的高温端，粘滞液体的动力学问题。本项目中，我们基于近年来一直探索研究的用于测量小分子材料玻璃化转变的复合体系力学谱方法，系统地研究了液体动力学和玻璃化转变动力学问题。.首先，采取适当的近似方法，建立了固态沉积物和衬底组成的复合体系的振动方程。进行解析计算，得到了比之前更为严格的分离复合体系沉积物力学谱的公式，建立了复合体系力学谱研究方法的理论基础。实验上，我们选取不同的沉积方式来进行实验验证复合体系方法。我们推导了双面沉积时沉积物力学谱分离公式。研究发现，单面沉积和双面沉积得到结果比较一致，分析认为，该结果支持复合体系方法的可靠性。我们采用两个簧振动模式的实时测量，得到了甘油力学谱，该结果与其他力学谱结果符合得比较好，从而进一步得到了复合体系方法研究小分子玻璃材料玻璃化转变的实验验证。应用复合体系方法，我们研究了碳酸丙稀酯在玻璃化转变、结晶和融化附近的力学谱变化，给出了碳酸丙稀酯晶体升温接近融化时，存在表面融化的实验证据，而碳酸丙稀酯玻璃升温至过冷液体时，不存在此界面融化问题。这些研究结果说明，复合体系方法研究小分子的玻璃化转变，其中的界面问题可以忽略。这从实验上支持了复合体系力学谱方法的有效性。.我们还系统地考察了复合体系力学谱方法在液体挥发过程中的应用，一方面，相应研究可以用来验证复合体系方法在小分子玻璃化转变研究的可靠性，另一方面，也为液体动力学研究提供了新的方法。实验采用有孔的不锈钢衬底，观察到了复合系统的力学谱随时间（液体挥发）的变化行为。系统的损耗表现出先上升，然后陡降的过程。我们分析得出液体表面波在有孔称底复合系统中起着重要的作用。这些工作表明，复合体系力学谱方法还可以研究更多的其他液体动力学问题。