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球晶、添加剂及纳米粒子在半结晶性高聚物中的二维及三维可视化研究
结题报告
批准号:
21674099
项目类别:
面上项目
资助金额:
32.0 万元
负责人:
Goran Ungar
依托单位:
学科分类:
B0309.高分子物理与高分子物理化学
结题年份:
2018
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘咏松、薛敏、朱晖文、张瑞斌、Hina Saba、王顺利、姚小红、王杰、杨环
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中文摘要
球晶是半结晶性高聚物形貌的关键特征。本项目的研究目标之一,是使用激光共聚焦显微镜,首次对荧光染料掺杂聚合物中的球晶进行三维成像。此方法也将能用在超过几微米厚的样品中无损观测聚合物形貌,这更接近热塑材料本体中的实际情况。该方法的运用依赖于动力学诱导的荧光染料(或荧光标记的纳米粒子)分离而进入球晶的生长前沿,并在球晶碰撞之后进入球晶间界。本项目还将提供一种新技术,用于三维追踪半结晶性高聚物中的添加剂、杂质和纳米粒子的分布。同时,这技术也能实时二维追踪添加剂和纳米粒子的迁移,这将在大尺度范围测量纳米粒子分布情况提供一个二维和三维技术。本研究还将研究探索把兼容性荧光标记的纳米粒子引入到工程塑料中的新途径。这个可视化成像技术将为长期被忽视的一些重要科学问题的研究解决提供可能,包括球晶内部与之间的空穴、微裂缝形成及基底脱层等,这些问题对半结晶性高聚物和纳米复合材料的力学和光学性能存在潜在的不利影响。
英文摘要
Polymer spherulites are the key features of morphology of semicrystalline polymers. One of the objectives of our proposed project is to, for the first time, image spherulites in 3-D using confocal laser microscopy (CLM) of fluorescent dye-doped polymers. This method will also allow non-destructive observation of polymer morphology in specimens thicker than a few m, more representative of the bulk thermoplastic in real world. The method will rely on kinetically induced segregation of fluorescent dye or dye-labeled nanoparticles into the growth front of the spherulites and, after their impingement, into interspherulite boundaries. This project will also provide a technique for 3-D tracing of additives, impurities and nanoparticles in semicrystalline polymers. It will also show how migration of additives and nanoparticles could be traced in 2-D in real time. It will provide a 2-D and 3-D technique for determining nanoparticle distribution on a large scale. The proposed work will also develop new ways of introducing compatible fluorescent labelled nanoparticles into engineering plastics. Furthermore, the visualization method developed will allow investigation into the neglected problem of intra- and interspherulitic cavitation, microcrack formation and substrate delamination, potentially degrading mechanical and optical properties of semicrystalline polymers and nanocomposites.
聚合物球晶是半结晶性高聚物形貌的关键特征。本项目的研究目标之一,是使用激光共聚焦显微镜和荧光标记技术,首次实现对球晶进行三维成像。本研究利用荧光染料及纳米颗粒在球晶内外的不均匀分布,已经实现了这个目标。采用此方法,我们成功获得了一系列聚合物的形貌成像。此方法也使对聚合物形貌的非破坏性断层摄影,在厚达几百微米的样品成为可能。在薄样品上,使用偏振与荧光显微术相结合,实现了二维形貌演变的实时观测研究。我们还发展了一种X射线小角线散射方法,用以确定了中空纳米颗粒在聚合物内的团聚,及其在表面和内部的分布。从4到200纳米直径的荧光纳米颗粒,也已经制备成功。此项目中发展的技术,提供了在半结晶性高聚物中跟踪添加剂、杂质和纳米颗粒的方法。更进一步,三维成像方法使我们可以研究球晶空穴、微裂缝形成及基底脱层。另外,合成制备了新型树枝分子修饰量子点,观测到它们自组织形成的新型立方液晶相并表现出的独特荧光行为。首次在聚合物中确认了最近发现的扭曲向列液晶相,并详细地解析了其结构。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10 .1016/j.chempr.2017.05.001
发表时间:2017
期刊:Chem
影响因子:23.5
作者:Masaki Matsubara;Warren Stevenson;Jun Yabuki;Xiangbing Zeng;Haoliang Dong;Kazunobu Kojima;Shigefusa F. Chichibu;Kaoru Tamada;Atsushi Muramatsu;Goran Ungar;Kiyoshi Kanie
通讯作者:Kiyoshi Kanie
A Low-Symmetry Cubic Mesophase of Dendronized CdS Nanoparticles and Their Structure-Dependent Photoluminescence
树枝状 CdS 纳米粒子的低对称立方中间相及其结构依赖性光致发光
DOI:10.1016/j.chempr.2017.05.001
发表时间:2017-06
期刊:Chem
影响因子:23.5
作者:Masaki Matsubara;Warren Stevenson;Jun Yabuki;Xiangbing Zeng;Haoliang Dong;Kazunobu Kojima;Shigefusa F. Chichibu;Kaoru Tamada;Atsushi Muramatsu;Goran Ungar;Kiyoshi Kanie
通讯作者:Kiyoshi Kanie
Solvent diffusion in polymer-embedded hollow nanoparticles studied by in situ small angle X-ray scattering
原位小角 X 射线散射研究聚合物嵌入中空纳米粒子中的溶剂扩散
DOI:10.1039/c7cp03741d
发表时间:2017
期刊:PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS
影响因子:3.3
作者:Zhihong Chen;Sun Hye Hwang;Xiangbing Zeng;Jongmin Roh;Jyongsik Jang;Goran Ungar
通讯作者:Goran Ungar
Twist-bend nematic phase in biphenylethane-based copolyethers
联苯乙烷共聚醚中的扭转弯曲向列相
DOI:10.1039/c7sm02525d
发表时间:2018
期刊:Soft Matter
影响因子:3.4
作者:Warren Stevenson;Jianggen An;Xiang-bing Zeng;Min Xue;Heng-xing Zou;Yongsong Liu;Goran Ungar
通讯作者:Goran Ungar
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