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项目名称:教学中的灵感激发出科研中的创新:高分子材料结晶度分布的发现

申报单位:高分子科学与工程学系   负责人:李寒莹

项目简介

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对结晶高分子的深入考察是高分子材料构效关系研究领域中的核心课题之一。高分子结晶的其中一个重要特征是,分子通常不能实现完全结晶,导致结晶、非晶共存的特殊结构,体现为具有一定的结晶度,即结晶部分的含量小于一。结晶部分有序的分子排列和非晶部分长程无序的特征,以及有序、无序结构之间显著差异的理化性质,赋予了高分子材料丰富的性能组合。例如,结晶结构通常可以实现更高的材料强度,而非晶部分则贡献了材料韧性。因此,结晶度决定着高分子材料的性能,包括其在力学、光学、热学、电学等方面的表现。

长久以来,对于给定的结晶高分子材料,其结晶度被默认为是均一分布在整个材料中。然而,在“高分子物理”的本科教学工作中,本项目负责人依据课程中的两个知识点,即分子量多分散性和结晶动力学上的分子量依赖性两个高分子共性特征,从结晶度产生的源头出发,大胆猜想并验证,高分子的结晶度应存在有规律的非均一分布,而非通常默认的均一分布。该研究颠覆了结晶度被长期默认为均一分布的传统,很可能改变人们对结晶高分子材料结构的认识,为其构效关系研究提出新的视角。中科大何平笙教授(高分子结晶物理专家,讲授高分子物理主题的国家级精品课程)公开发表评论highlight,认为该研究提出了“高分子科学的新概念”“New Concept in Polymer Science”,点出了研究的首创性及其对于学科发展的科学意义。

该研究由三位博士生(阳禹辉、陈敏、李焕斌)以1位教授(李寒莹),在国家杰出青年科学基金等项目的资助下,分工协作完成。同时,研究受到了校内外同行的启发、指导和协助,包括中科大何平笙教授、浙江大学徐君庭教授、南京大学胡文兵教授、吉林大学王悦教授等。

成果发表在Eur. Polym. J. 2018, 107, 303杂志上。

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科学解读

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项目团队

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该研究由三位博士生(阳禹辉、陈敏、李焕斌)以1位教授(李寒莹),在国家杰出青年科学基金等项目的资助下,分工协作完成。同时,研究受到了校内外同行的启发、指导和协助,包括中科大何平笙教授、浙江大学徐君庭教授、南京大学胡文兵教授、吉林大学王悦教授等。

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