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玻璃表面并不坚硬,反而柔软似橡胶?

梯度跨越链产生的瞬时表面橡胶行为。

在放大玻璃态聚合物等现代材料时,你会发现它们并不均匀。相反,它们看起来更像一件被扎染的衬衫,上面有不同材质的“涡卷”。研究人员认为,这种纳米级结构能够产生非凡性能的原因在于:其表面实际上并不坚硬,而覆有一层类似橡胶的柔性层。

phys.org网站当地时间8月18日报道,由美国南佛罗里达大学(USF)领导的国际团队在《自然》杂志上发布的一项新研究,或将重塑人类对玻璃行为的理解,并促成性能更好的电池、汽车油漆及手机屏幕等产品的开发。玻璃行为是一种同时包含固态和液态特征的物质状态。

研究人员发现玻璃态聚合物的表面产生了一种自然效应,创造了一层只有几十个原子厚度的柔性橡胶层,其性质与材料的其余部分完全不同。研究人员于不同温度下在聚苯乙烯表面释放离子液滴,形成了“湿脊”(wetting ridges),并从中获取了新发现。聚苯乙烯是一种天然透明的固体塑料,常用于食品包装、消费品和建筑材料。通过实验测量和超级计算机放大模拟,Simmons等人揭示了柔性橡胶层的存在,并找到了控制它的方法。

该发现具有广泛的技术意义,它不仅揭示了玻璃态聚合物相互粘附的机制,还可能为分子水平上的抗划痕性设计提供新见解。USF副教授David Simmons说:“新发现让我们有能力理解和控制玻璃态聚合物的表面行为。这个微观层对材料的性能有重要影响。”

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编译:雷鑫宇 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《自然》

期刊编号:0028-0836

原文链接:https://phys.org/news/2021-08-plastics-theyre-tad-rubbery-paving.html

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