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  尼龍材料在加熱過(guò)程中常發(fā)生從三斜/單斜相到偽六方相的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，稱為Brill轉(zhuǎn)變，該現(xiàn)象最早發(fā)現(xiàn)于1946年。Brill轉(zhuǎn)變隨溫度變化是可逆的，其發(fā)生伴隨著材料性能的顯著改變，因此在尼龍的實(shí)際工業(yè)加工中具有重要影響，并受到研究者的廣泛關(guān)注。然而，目前關(guān)于Brill轉(zhuǎn)變的微觀物理機(jī)制仍存在較大爭(zhēng)議，主要集中在Brill轉(zhuǎn)變溫度之上氫鍵層是否保留的問(wèn)題上，特別是核磁共振譜、分子動(dòng)力學(xué)模擬等均支持氫鍵層的保留，但這始終缺乏X射線衍射等直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。此外，現(xiàn)有關(guān)于尼龍熱誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的研究主要集中在靜態(tài)非取向樣品，而工業(yè)加工過(guò)程中分子鏈常處于一定的取向狀態(tài)。因此，進(jìn)一步探究鏈伸展?fàn)顟B(tài)下熱誘導(dǎo)的尼龍結(jié)構(gòu)演變具有重要意義。

  近期，鄭州大學(xué)劉春太教授和王震副教授團(tuán)隊(duì)基于PA11扭曲片晶形態(tài)對(duì)流場(chǎng)敏感的特性，采用熔體拉伸制備了具有不同鏈取向狀態(tài)的樣品，結(jié)合原位同步輻射WAXD和傅里葉變換紅外光譜（FTIR）技術(shù)，系統(tǒng)研究了加熱/冷卻過(guò)程中晶相轉(zhuǎn)變和分子鏈構(gòu)象變化，獲得了Brill轉(zhuǎn)變溫度以上PA11體系中氫鍵層保留的直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)，由此進(jìn)一步探討了Brill轉(zhuǎn)變的分子機(jī)制，這為理解尼龍材料在加工外場(chǎng)下的結(jié)構(gòu)和性能演變提供了重要參考。

  2025年1月2日，研究成果以題為“Thermal-Induced Structural Evolution of Melt-Stretched PA11: Direct Evidence for the Preservation of Hydrogen-Bonded Sheets Above the Brill Transition Temperature”發(fā)表于國(guó)際期刊《Macromolecules》上。文章第一作者為鄭州大學(xué)橡塑模具國(guó)家工程研究中心馬瑞雪博士，通訊作者為劉艷萍副教授和王震副教授。

圖1 流場(chǎng)對(duì)PA11扭曲片晶形態(tài)的調(diào)控作用

圖2 隨溫度變化的晶面衍射和晶面間距（以升溫過(guò)程為例）

圖3 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的升降溫過(guò)程依賴性、線性熱膨脹系數(shù)及α''相-三斜晶胞示意圖

圖4 升溫過(guò)程中原位FTIR實(shí)驗(yàn)譜圖和對(duì)應(yīng)的普帶強(qiáng)度變化

圖5 熱誘導(dǎo)PA11結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的分子示意圖

  原文鏈接https://doi.org/10.1021/acs.macromol.4c02485