协同分子内动力学控制聚合物中依赖于链长的玻璃化转变
软凝聚态物质
2022-05-30 v2 无序系统与神经网络
材料科学
统计力学
应用物理
摘要
玻璃化转变是材料科学中一个长期未解决的问题。对于聚合物，由于链连接性与柔顺性带来的额外复杂性，我们对玻璃形成的理解尤其薄弱；因此聚合物的结构弛豫涉及分子内与分子间协同性之间复杂的相互作用。在此我们研究玻璃化转变温度 Tg 如何随分子量 M 在不同聚合物化学结构与链柔顺性下变化。我们发现 Tg(M) 由每个构象自由度的平均质量（或体积）控制，并且一种涉及少数构象体的“局部”分子弛豫控制了导致 Tg 的更大尺度协同 α 弛豫。我们提出，动态促进——即一种“局部”弛豫促进相邻弛豫，从而导致层次动力学——可以解释我们的观测，包括对数形式的 Tg(M) 依赖关系。我们的研究为聚合物中的分子弛豫与玻璃化转变提供了新理解，这为基于单体尺度度量的预测性聚合物设计铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1911.13278,
title = {Cooperative intramolecular dynamics control the chain-length-dependent glass transition in polymers},
author = {Daniel L. Baker and Matthew Reynolds and Robin Masurel and Peter D. Olmsted and Johan Mattsson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.13278},
year = {2022}
}
备注
Introduction rewritten to focus more strongly on polymers; added text to discussions for clarity; supplementary Information included as appendices. Accepted for publication in Physical Review X at https://journals.aps.org/prx/accepted/4b07cKc0Z331f103561c78546d4988c9c8237e86b