Dynamics of amorphous materials and dynamical heterogeneity

非晶材料动力学和动力学异质性

基本信息

  • 批准号:
    11640395
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.18万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

For two years we have investigated glass transitions and the dynamics of the α-process in polystyrene (PS), poly(vinyl acetate) (PVAc) and poly(methyl methacrylate) (PMMA) by dielectric relaxation spectroscopy and thermal expansion spectroscopy. The results obtained in our study are summarized as follows :PS : The profile of dielectric loss vs. frequency becomes broader as the film thickness decreases. This suggest that the depression of Tg is associated with the broadening of the relaxation times of the α-process. Relaxation measurements showed that the thickness dependence of the relaxation times of the α-process becomes much prominent near Tg compared with that at higher temperatures. This can be accounted for by assuming the existence of the characteristic length scale which increases as temperature approaches to Tg.PVAc : The temperature T_α at which the dielectric loss has a maximum due to the α-process in temperature domain at 100Hz has no molecular weight dependence in the Mw-range from 1.2×10^5 to 2.4×10^5. From this result, it is expected that Tg of thin PVAc films decreases with decreasing film thickness and the functional form of Tg with respect to thickness has almost no Mw-dependence.PMMA : The temperature T_α of the α-peak in the dielectric loss at 40Hz has been measured. It is found that the temperature T_α remains constant from the bulk thickness to a critical thickness d_c and below d_c it decreases rapidly with decreasing thickness. On the other hand, the temperature T_β of the β-process corresponding to T_α of the α-process decreases slightly with decreasing film thickness even for relatively larger thickness. Below the same critical thickness, T_β decreases rapidly with decreasing film thickness. The prominent thickness dependence of T_α and T_β has been discussed from the view point of confinement of polymer chains and cooperativity of the dynamics.
两年来,我们用介电弛豫谱和热膨胀谱研究了聚苯乙烯(PS)、聚醋酸乙烯酯(PVAc)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的玻璃化转变和α-过程动力学。在我们的研究中获得的结果总结如下:PS:随着膜厚度的减小,介电损耗与频率的关系曲线变得更宽。这表明Tg的降低与α-过程的弛豫时间的加宽有关。弛豫测量结果表明,在Tg附近,α过程的弛豫时间随厚度的变化比在较高温度时更为显著。这可以通过假设存在随温度接近Tg而增加的特征长度尺度来解释。PVAc:在100 Hz温度域中由于α过程而导致介电损耗具有最大值的温度T_α在Mw为1.2×10^5至2.4×10^5的范围内没有分子量依赖性。从这一结果可以看出,PVAc薄膜的Tg随薄膜厚度的减小而减小,Tg与厚度的函数形式几乎不依赖于Mw。PMMA:测量了40 Hz下介电损耗α峰的温度T_α。结果表明,从体厚度到临界厚度dc,温度T_α保持不变,在dc以下,温度T_α随厚度减小而迅速下降。另一方面,即使在相对较大的厚度下,β过程的温度T β对应于α过程的温度T α,但随着膜厚的减小,温度T β略有下降。在临界厚度以下,T_β随膜厚的减小而迅速减小。从高分子链的约束和动力学协同性的观点讨论了T_α和T_β的显著厚度依赖性。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
K.Fukao,Y.Miyamoto: "Dielectric and dilatometric studies of glass transitions in thin polymer films"Journal de Physique IV. (印刷中). (2000)
K.Fukao、Y.Miyamoto:“聚合物薄膜中玻璃化转变的介电和膨胀研究”Journal de Physique IV(印刷中)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Tanaka,K.Fukao, et.al.: "Fracture energy of gels"European Physical J.E. Vol.3,No.4. 395-401 (2000)
Y.Tanaka,K.Fukao,等:“凝胶的断裂能”European Physical J.E. Vol.3,No.4。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Miyamoto, K.Fukao, et al.: "Structure formation of isotactic polypropylene from the glass"Journal of Physical Society of Japan. Vol. 69. 1735-1740 (2000)
Y.Miyamoto、K.Fukao等人:“由玻璃形成等规聚丙烯的结构”日本物理学会杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Miyamoto,K.Fukao et al.: "Structure formation of isotactic polypropylene from the glass"Journal of Physical Society of Japan. Vol.69(印刷中). (2000)
Y.Miyamoto、K.Fukao 等:“由玻璃形成等规聚丙烯的结构”,日本物理学会杂志第 69 卷(出版中)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Miyamoto,K.Fukao et al.: "Kinetic Study on the Smectic Phase Formation from the Glass in Isotactic polypropylene"AIP Conference Proceedings. No.469. 287-288 (1999)
Y.Miyamoto,K.Fukao 等人:“等规聚丙烯中玻璃形成近晶相的动力学研究”AIP 会议论文集。
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