高分子膠體晶體的結晶與熔化

《高分子膠體晶體的結晶與熔化》是依託西南大學，由胡珊珊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高分子膠體晶體的結晶與熔化
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：胡珊珊
• 依託單位：西南大學

項目摘要

原子分子體系的結晶與熔化過程是一門非常古老、經典的學問。而膠體體系隨著體積分數的增加可以經歷氣相、液相、固相等，正如原子分子體系中隨著溫度的降低經歷了氣、液、固的變化。本項目擬選取結晶性能優良的高分子膠體晶體作為研究對象，利用同步輻射小角X射線散射等手段，主要研究膠體晶體的成核及生長的過程；探討膠體晶體熔化的驅動力和揭示晶體熔化的規律。具有纖維狀取向結構的高分子膠體晶體將套用到本項目中。另外將選取合適的膠體樣品，考查膠體粒子間的相互作用力的改變對粒子的結晶、重結晶與晶體熔化過程的影響；選取不同材料的膠體粒子作為研究對象以發現膠體晶體結晶與熔化的普適規律。本項目研究的高分子膠體晶體的相轉變過程，為模擬原子分子體系的相轉變過程提供了思路。

結題摘要

膠體體系由於具有較大的尺寸和較慢的運動速率,可以實現很好的線上跟蹤。在膠體體系中,膠體粒子體積含量的變化就類比與在小分子體系或者原子體系中溫度的變化。膠體體系隨著體積分數的增加可以經歷氣相、液相、 固相以及液晶相等,正如原子分子體系中隨著溫度的降低經歷了氣、液、固的變化。因此,可以利用膠體體系來做為研究原子分子體系相轉變過程的模型。 本項目擬選取結晶性能良好的一種或幾種高分子膠體晶體作為研究對象，研究其在不同條件下的結晶與晶體熔化的過程。 首先我們利用同步輻射SAXS對kapton管中膠體晶體的結晶過程進行了原位跟蹤，成功的觀測到了整個膠體晶體的結晶過程，同時我們獲得的數據還很好的驗證了結構因子與形狀因子相互作用的理論。 其次我們還利用了原位的同步輻射 SAXS 跟蹤了大塊膠體晶體的熔化過程。 在膠體晶體達到其熔點之前呈現勻速的膨脹。實驗數據表明大塊晶體的熔化過程 中既有表面的熔化過程也有內部的熔化過程。內部的熔化包括在晶粒邊界、缺陷、 空穴等處的熔化。最重要的是,我們在熔化的過程中發現了膠體晶體的熔融重結晶現象。從小塊的晶粒上熔化下來的粒子會重結晶到周圍更加大塊的晶粒上去。 從第1部分工作我們得知，在結晶過程中，粒子的間距隨時間呈線性的變化；從第2部分工作中我們又發現，在熔化的過程中，粒子的間距隨時間仍然是呈線性的變化。在結晶過程中，能夠觀測到的最初的結晶濃度為φF = 0.53；在熔化過程中我們測 得的熔點為φM = 0.538。也就是說在我們這個體系中測得的冰點與熔點幾乎相同，這點與硬球體系是不同的。