模擬性質(zhì):聚環(huán)氧乙烷中的剪切誘導(dǎo)相變介紹

多年來(lái)，蜘蛛絲一直是仿生研究的主題。眾所周知，它具有令人難以置信的拉伸強(qiáng)度和生物相容性。因此，基于各種材料的人工模擬例子數(shù)不勝數(shù)。研究較少但卻同樣有趣的是絲纖維的形成機(jī)制。蛛絲是在蛛絲導(dǎo)管對(duì)儲(chǔ)存在蜘蛛體內(nèi)的液體蛛絲的剪切力作用下形成的固體纖維。這些剪切力促使晶核的形成，材料在晶核上進(jìn)一步結(jié)晶。有趣的是，相應(yīng)的合成過(guò)程需要的活化能要比蛛絲形成的活化能高得多。謝菲爾德大學(xué)的G.J. Dunderdale等人現(xiàn)在已經(jīng)成功地開發(fā)了一種節(jié)能程序，通過(guò)誘發(fā)剪切應(yīng)力來(lái)誘導(dǎo)聚環(huán)氧乙烷水溶液（PEO）的結(jié)晶。

         
結(jié)晶的形成是通過(guò)加熱溶液來(lái)獲得均勻樣品，然后通過(guò)冷卻和剪切溶液來(lái)進(jìn)行關(guān)鍵的具體工作。在小角和廣角X射線散射（SAXS和WAXS）原位模式下收集到的圖譜，以及當(dāng)溶液被Linkam CSS 450剪切池剪切時(shí)，清楚地顯示了結(jié)晶的開始。這不僅體現(xiàn)在散射強(qiáng)度的穩(wěn)步增加，而且Herman定向函數(shù)P2（見上圖2D SAXS圖譜和演變的圖像）的上升也表明了樣品的方向。同時(shí)采集的2D WAXS圖譜也清楚地顯示了peo72螺旋結(jié)構(gòu)形成的反射特性。
 

 這些結(jié)果與剪切誘導(dǎo)偏振光成像（SIPLI）非常吻合，在SIPLI中Maltese Cross圖譜的形成表明了結(jié)晶的開始。通過(guò)這種技術(shù)的結(jié)合，研究人員已經(jīng)清楚地證明了在剪切過(guò)程中模擬聚合物水溶液到固體材料相變的能力。