聚合物单层的剪切和压缩粘弹性

聚乙烯酸酯 (PVAc) 在水面上形成非常稳定且可重复的单层，这是研究二维聚合物物理的一个模型系统。本文应用一种最近提出的技术来研究 PVAc 单层的粘弹性。该方法基于在各异向压缩过程中测量两个正交方向上的表面张力。探讨了压缩模量和剪切模量，跨越非常大的浓度范围，揭示了四个不同阶段的行为。 在浓度较低时，聚合物处于稀疏气相。浓度超过重叠浓度 $\Gamma^\ast$ 后出现流体稀疏相区域，单层的性质可由尺度律描述。在浓度 $\Gamma^{\ast\ast}$ 的阈值处，观察到压力随浓度梯度下降，我们认为表面上仍有相当大比例的自由区域。继续压缩后，随着压力梯度急剧上升并出现剪切模量，我们认定这为单分子接近堆积时的动力学 arrested 状态的软固体相变。 PVAc 在 $\Gamma^{\ast\ast}$ 以上材料的粘弹性特性尚未有人研究过。讨论包括就 observed behavior 提出的解释，涉及平衡与非平衡条件，以及与微观链结构的关系。也观察并描述了围绕 $\Gamma^{\ast\ast}$ 的温度依赖效应。