Building a phenomenological chain-level understanding of mechanics of semicrystalline polymers: 1. Experimental
Building a phenomenological chain-level understanding of mechanics of semicrystalline polymers: 1. Experimental
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建立对半结晶聚合物力学的唯象链级理解：1.实验
DOI：
10.1016/j.polymer.2023.125878
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
4.6
通讯作者：
Wang, Shi-Qing
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Smith, Travis;Gupta, Chaitanya;Siavoshani, Asal Y.;Wang, Shi-Qing
目前对半结晶聚合物（SCP）的力学行为的理解甚至在定性水平上都是不够的。由于不成比例的程度的努力已经作出了描述屈服，而不是脆性断裂或缺乏可拉伸性的SCP，我们已经避免了基本的问题，如什么时候以及为什么拉伸延伸的SCP导致脆性破坏。因此，它仍然是模糊的，只是究竟什么结晶做，例如，结晶是否有利于韧性或脆性机械响应，聚合物缠结在结晶状态下的作用，以及究竟如何以及为什么系杆在SCP中产生屈服和延展性方面发挥重要作用。目前的工作（在两篇论文的序列）建立了一个连贯的现象学基础，提出了一个链级的定性框架，这些问题的答案开始出现。我们首先在论文1中提出了大量的数据，以（a）显示延展性如何取决于结晶状态，（B）描述了作为温度和拉伸速率的函数的延性到脆性（不可拉伸）的转变，包括异常的温度和速率依赖性，和（c）演示SCP的结构如何可能受到预变形的影响，以改善延展性和增加拉伸强度。虽然一些观察似乎熟悉，总的现象学从来没有被整体编译，以描绘一个全面的（定性）的分子图片在文件2，阐明了结晶的影响和链缠结和领带strands关于可拉伸性的作用。
The current understanding of mechanical behavior of semicrystalline polymers (SCPs) is insufficient even at a qualitative level. Since a disproportional extent of efforts have been made to describe yielding rather than brittle fracture or lack of drawability in SCPs, we have avoided basic questions such as when and why tensile extension of SCPs result in brittle failure. Consequently, it has remained ambiguous just exactly whatcrystallizationdoes, e.g., whether crystallization favors ductile or brittle mechanical response, what polymerentanglementdoes in the crystalline state, and exactly how and whytie-strandsplay an essential role to bring about yielding and ductility in SCPs. The present work (in a sequence of two papers) builds a coherent phenomenological basis to propose a chain-level qualitative framework where answers to these questions start to emerge. We first present extensive data in Paper 1 to (a) show how ductility depends on the state of crystallization, (b) describe a ductile-to-brittle (non-drawable) transition as a function of temperature and drawing rate, including the anomalous temperature and rate dependences, and (c) demonstrate how the structures of SCPs may be affected by pre-deformation to improve ductility and increase tensile strength. While some observations appear familiar, the total phenomenology has never been holistically compiled to depict a comprehensive (qualitative) molecular picture in Paper 2 that elucidates the effect ofcrystallizationand the roles of chainentanglementandtie-strandsregarding drawability.
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