拉伸诱导高分子结晶成核的分子模拟研究

Strain-induced crystallization often occurs in the processng and performance of polymer materials. This project will apply the dynamic Monte Carlo simulations to study systematically the microscopic mechanism of polymer crystal nucleation under extended states, focusing on the influences of those factors such as chain lengths, chain flexibility, concentration, temperature, chain entanglement, strain-rate and extent on polymer crystallization behaviors. Meanwhile, in combination with the current experimental observations, the simulations will establish the foundation for the development of theoretical model to intepret the observations. The carrying-out of this project will publish more than ten academic papers on the international major journals in the field, cultivates 6 PhD candidates and Master students, supervises one postdoc, and organizes one high-level international conference.

高分子材料在加工成型和性能发挥过程中，常常牵涉到拉伸取向变形所诱导的结晶行为。本项目拟采用动态蒙特卡洛分子模拟技术，系统地研究取向拉伸状态下高分子结晶成核的微观分子机理，着重考察链长、链柔顺性、浓度、温度、链缠结、拉伸变形速率和程度对高分子结晶行为的影响，并与现有的实验研究成果相结合，为发展系统的理论模型解释奠定基础。本项目的实施预计将在国际重要核心学术刊物发表学术论文十篇以上，培养博士生和硕士生6人，指导博士后1名，并组织一次高水平的国际学术交流活动。

高分子材料在加工和应用中通常伴随有高分子线团的拉伸变形过程，其影响了高分子的结晶行为，因此拉伸变形诱导的高分子结晶问题是一个有着重要应用背景的基础科学问题。本项目采用统计热力学理论和动态蒙特卡罗分子模拟方法，系统地研究了高分子拉伸诱导结晶成核的微观分子机理，阐明了结晶成核模式、结晶中后期链折叠机理变化、共聚体系结晶热力学和成核机理、多组分体系结晶热力学和成核机理、分子量多分散效应、支化链效应、相分离与结晶的竞争、受限体系链松弛、驱动体系链变形等一系列科学问题，发现了拉伸诱导结晶成核模式转变、不同结晶阶段有不同的链折叠倾向、熵驱动的共混体系相分离、高分子量有利于超薄膜的结构稳定性、驱动链变形的挥鞭效应等新现象，为我们全方位地理解拉伸诱导聚合物结晶成核机理奠定了理论基础。本项目在国际重要核心学术刊物上发表学术论文17篇，培养博士学位获得者4名，硕士学位获得者2名，在读博士生1名，指导博士后1名，组织高水平国际学术会议2次，全面完成了项目的预定指标。