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分子玻璃中的慢阿伦尼乌斯过程

放大字体  缩小字体 发布日期:2025-04-04 22:57:07    来源:本站    作者:admin    浏览次数:92    评论:0
导读

  比利时的研究人员已经收集到新的证据,证明首先在液体聚合物中观察到的松弛机制是液体和玻璃材料的普遍特征  玻璃是一种非

  比利时的研究人员已经收集到新的证据,证明首先在液体聚合物中观察到的松弛机制是液体和玻璃材料的普遍特征

  玻璃是一种非平衡无序材料。它们的性质随时间随机演化,同时寻找稳定的平衡状态。平衡理论考虑分子趋向平衡的微观演化,并为它们的平均行为制定宏观规律。节段弛豫(a-弛豫)是聚合物中的主要平衡机制,其特征是活化能和弛豫时间随体系温度的变化而变化。

  然而,在2022年,来自比利时布鲁塞尔自由大学的Simone Napolitano团队发现了一种新的、前所未有的、具有恒定活化能的松弛机制他们在液体聚合物中观察到这种所谓的慢阿伦尼乌斯过程,并证明它是样品和尺度不变的。

  现在,纳波利塔诺和费德里科·卡波拉雷蒂已经在由三种小有机分子制成的分子玻璃中观察到了缓慢的阿伦尼乌斯过程:三(4-咔唑基- 9-基苯基)胺,二(3-甲基苯基)-N,N ' -二苯基联苯胺和替米沙坦。二人通过自下而上的方法制备了分子的薄膜样品,并改变了溶剂浓度来改变厚度。然后,他们将宽带介电光谱技术应用于薄玻璃薄膜,跟踪分子偶极矩的方向,实时可视化弛豫动力学。他们的制备技术降低了寄生介电信号在发生慢阿伦尼乌斯过程的频率范围内的影响。

  小分子样品中相应的活化能计算与聚合物中慢阿伦尼乌斯过程的回归线相匹配。纳波利塔诺和卡波拉雷蒂对回归线和他们的实验结果之间的一致性感到惊讶,这表明缓慢的阿伦尼乌斯过程也发生在小分子中。

  英国伦敦帝国理工学院(Imperial College London)化学物理学教授费尔南多?布雷斯梅(Fernando Bresme)表示,新建立的弛豫过程需要额外的验证,例如在解释液体中的缓慢弛豫过程时。他补充说:“理论和模拟与实验相结合,可能有助于建立分子重排的微观图像,确定缓慢的阿伦尼乌斯过程,并将缓慢的阿伦尼乌斯过程机制与玻璃形成的特定分子特征联系起来。”

  与此同时,Caporaletti说,缓慢的阿伦尼乌斯过程将彻底改变液体聚合物的平衡模型。“通过考虑a-弛豫和慢阿伦尼乌斯过程,我们能否建立一个模型来预测非晶材料如何随制备条件的变化而随时间演变?”从基本和实际的角度来看,这将是根本目标。

  在这一点上,预测这种发现对应用材料发展的影响是困难的。然而,卡波拉雷蒂说,了解弛豫机制是“定制材料”特性和预测聚合物产品保质期的关键。

 
(文/admin)
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