试论高分子基于同步辐射显微技术原位高分子球晶生长前端

论文导读：序的特点,基于此,发现了晶体生长前端预有序有着的直接证据,并描绘出预有序的分子图像。(3)球晶的生长包含两种晶体生长前端,一种是撑起球晶框架的dominant片晶的生长前端,另一中是框架内填充历程的subsidiary片晶的生长前端,我们基于显微红外成像结果,通过定量化计算,发现在subsidiary片晶的生长前端也有着预有序行为。(4)流
摘要：‘预有序是否有着?”这一极富有争议性的科学难题不仅仅有着于高分子系统,在其他凝聚态系统如胶体、液晶中也同样有着。完美的晶体包含了分子内有序以及分子间有序(取向有序和位置有序)。如果预有序有着,可以预见的是:预有序结构将会包含了其中的一到两种有序。在针对诱导期的相关探讨中,小角X射线散射,傅里叶红外光谱等实验结果显示在结晶开始之前的诱导期内,分子链已开始损失部分构象熵,首先形成分子内有序,进而分子间耦合形成分子间有序。如果以无序到有序有着预有序历程。那么以逻辑上讲,在晶体生长的前端,分子链以无序到形成规整的晶体排列也会有着预有序。如果能确定晶体的生长前端的位置,我们便可以预知预有序发生的地点(假如预有序有着的话)。此时结合微区浅析的技术特点,便可直接确定生长前端的分子图像,直接回答：“预有序是否有着?”这一长期困扰科学界的难题。基于以上浅析思路,我们以生长中的等规聚丙烯球晶为模型系统,利用微焦点X射线衍射以及显微红外谱学成像作为探讨手段,获得生长中的等规聚丙烯球晶样品的晶体以及构象有序的空间分布,描绘出球晶的生长前端的分子图像,直接回答了“预有序是否有着?”这一科学难题。主要的探讨工作及结论如下：(1)建立和进展同步辐射显微红外与微聚焦X射线衍射的原位探讨高分子晶体生长的策略学；(2)以等规聚丙烯为模型系统,利用微聚焦X射线衍射确定了生长中球晶的真实边界。在获得了真实边界信息的基础上,利用显微红外成像探讨了生长前端的分子有序行为。实验结果显示：在晶体生长前端,有着构象有序链段。偏振红外成像进一步证明构象有序链段有着取向有序的特点,基于此,发现了晶体生长前端预有序有着的直接证据,并描绘出预有序的分子图像。(3)球晶的生长包含两种晶体生长前端,一种是撑起球晶框架的dominant片晶的生长前端,另一中是框架内填充历程的subsidiary片晶的生长前端,我们基于显微红外成像结果,通过定量化计算,发现在subsidiary片晶的生长前端也有着预有序行为。(4)流动场诱导结晶,长久以来有着一科学难题：宏观外场参数与分子链所感受的外场应力之间有着错位。换言之,即无法将外场功定量准确地耦合到单根分子链上。这一错位直接导致了无法实现定量模型的建立。针对该难题,区别于宏观的流动场加载方式,本论文设计了双结晶性两嵌段共聚物左旋聚乳酸-b-氧化乙烯嵌段共聚物(PLLA-b-PEO)模型系统,通过PLLA来对共价键连接的另一端的PEO施加均匀的单分子力拉伸作用。借此以分子尺度探讨了拉伸诱导结晶行为。本论文的主要革新点如下：(1)建立和进展原位同步辐射显微技术探讨高分子晶体生长的策略学；(2)描绘出高分子球晶的生长历程的分子图像,回答“晶体生长前端,预有序是否有着?”这一科学不足。(3)在凝聚态系统中,进展了单分子力学拉伸诱导结晶的策略学,通过准静态的拉伸历程,首次将外场参数(应变)定量化的耦合到每根分子链上,在分子尺度探讨了拉伸诱导高分子结晶的行为。关键词：高分子预有序论文高分子球晶论文显微红外成像论文微焦点X射线衍射论文
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ABSTRACT7-13
第一章 绪论(高分子结晶的探讨近况)13-45

1.1 引言13-14

1.2 结晶论述的基础14-18

1.2.1 晶体模型14-15

1.2.2 平衡态热力学15-17

1.2.3 Tumbull和Fisher的小分子经典成核论述17-18

1.3 Lauritzen-Hoffman结晶论述18-22

1.3.1 LH论述的物理图像18-19

1.3.2 LH论述中的链段的沉积历程19-20

1.3.3 LH论述中的三个生长区域(growth regimes)20-22

1.4 SG粗糙表面生长模型22-23

1.5 旋节相分离辅助成核模型23-26

1.5.1 Olmsted等人提出的普适性温度一归一化密度相图23-24

1.5.2 Kaji等人提出的旋节相分离辅助成核模型24-26

1.6 多步生长模型26-32

1.6.1 多步生长模型的分子图像27-28

1.6.2 实验证据28-32

1.7 Muthukuma论文导读：本章总结54-55参考文献55-57第三章高分子球晶生长前端的构象有序行为57-713.1前言57-583.2实验部分58-603.2.1实验原料583.2.2样品制备583.2.3仪器设备58-593.2.4实验历程59-603.3实验结果60-643.3.1球晶的真正生长边界的确定60-613.3.2球晶生长前端的构象有序的空间分布61-623.3.3球晶生长前端的构象有序链段的
r的晶体生长前端熵垒模型32-33

1.8 其他成核论述33-34

1.9 静态条件下,高分子结晶的不足和挑战34-36

1.9.1 结晶是否以无规线团开始?34

1.9.2 折叠链模型是否正确?34-35

1.9.3 预有序是否有着?35-36

1.10 本论文的探讨内容和作用36-38

参考文献38-45
第二章 进展同步辐射显微成像技术原位探讨高分子结晶的策略学45-57

2.1 前言45-49

2.2 探讨内容49-51

2.1 研制与同步辐射显微红外、微焦点X射线衍射技术联用的微型加热装置49-50

2.2 同步辐射显微红外、微焦点X射线衍射数据处理50-51

2.3 探讨结果51-54

2.3.1 研制配合同步辐射显微红外、微束X射线衍射装置利用的微型热台51-52

2.3.2 等规聚丙烯球晶原位生长实验52-53

2.3.3 数据处理53-54

2.3.3.1 利用FPA成像53

2.3.3.2 Mapping成像53

2.3.3.3 针对高分子球晶系统进展方位角积分程序53-54

2.4 本章总结54-55

参考文献55-57
第三章 高分子球晶生长前端的构象有序行为57-71

3.1 前言57-58

3.2 实验部分58-60

3.

2.1 实验原料58

3.

2.2 样品制备58

3.

2.3 仪器设备58-59

3.

2.4 实验历程59-60

3.3 实验结果60-64

3.1 球晶的真正生长边界的确定60-61

3.2 球晶生长前端的构象有序的空间分布61-62

3.3 球晶生长前端的构象有序链段的取向信息62-64

3.3.4 球晶生长前端的构象有序层的径向生长速率以及构象有序层厚度与温度的依赖联系64

3.4 实验讨论64-66

3.5 本章总结66

参考文献66-71
第四章 等规聚丙烯生长中球晶内部的构象有序行为71-87

4.1 前言71-72

4.2 实验部分72-73

4.

2.1 实验原料72

4.

2.2 样品制备72

4.

2.3 仪器设备72

4.

2.4 实验历程72-73

4.3 实验结果73-80
4.

3.1 等规聚丙烯生长中球晶的原位成像73-74

4.

3.2 等规聚丙烯球晶在142℃的生长动力学历程74-75

4.

3.3 等规聚丙烯生长中球晶内部的预有序含量的定量计算75-78

4.3.4 142°C等温结晶历程中，等规聚两稀球晶内的预有序含量分布随时间的演化历程78-79
4.

3.5 等规聚丙烯球晶中心区域的预有序含量与等温结晶温度的依赖联系79-80

4.4 讨论80-82

4.5 本章小节82

参考文献82-87
第五章 通过单分子力学机理探讨拉伸诱导结晶87-99

5.1 前言87-88

5.2 实验部分88-89

5.

2.1 实验材料88

5.

2.2 实验仪器88-89

5.

2.3 实验历程89

5.3 实验结果与讨论89-93
5.

3.1 PEO分子链的应变与PLLA等温结晶温度的依赖联系89-90

5.

3.2 PEO等温结晶动力学历程90-91

5.

3.3 PEO非等温结晶动力学历程91-92

5.

3.4 定量拟合与讨论92-93

5.4 本章总结93-94
参考文献94-99
附录——第六章 一种简易的界面反应策略制备壁厚可调控的磁性中空纳米球99-113

6.1 前言99-100

6.2 实验部分100-101

6.

2.1 实验材料100-101

6.

2.2 磁性中空纳米球制备历程101

6.

2.3 实验表征101

6.3 结果与讨论101-108
6.

3.1 磁性中空球的合成和表征101-103

6.

3.2 制约壳层的厚度103-106

6.

3.3 磁性探讨106

6.

3.4 中空结构的形成机理106-108

6.4 本章小结108-109
参考文献109-113
致谢113-115
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他探讨成果115-117