近日，橡塑模具国家工程研究中心团队在高分子加工领域知名期刊Macromolecules上发表了题为“Thermal-Induced Structural Evolution of Melt-Stretched PA11: Direct Evidence for the Preservation of Hydrogen-Bonded Sheets Above the Brill Transition Temperature”的研究论文，论文的第一作者为橡塑模具国家工程研究中心2020级博士生马瑞雪，通讯作者为中心教师王震副教授。

尼龙材料在加热过程中常发生从三斜/单斜相到伪六方相的结构转变，称为Brill转变。Brill转变随温度变化是可逆的，其发生伴随着材料性能的显著改变，因此在尼龙的实际工业加工中具有重要影响，并受到研究者的广泛关注。目前关于Brill转变的微观物理机制仍存在较大争议，主要集中在Brill转变温度之上氢键层是否保留的问题上。本研究基于PA11扭曲片晶形态对流场敏感的特性，采用熔体拉伸制备了具有不同链取向状态的样品，结合原位同步辐射广角X射线和傅里叶变换红外光谱技术，系统研究了加热/冷却过程中晶相转变和分子链构象变化，获得了Brill转变温度以上PA11体系中氢键层保留的直接实验证据，由此进一步探讨了Brill转变的分子机制。当发生升温Brill转变时，随着温度升高，晶体内部烷烃链段先发生分子链构象无序，原子位置的调整会改变链段的"范德华半径"，从而减小链间相互作用力的各项异性，引起氢键层和非氢键层的面间距互相靠近；达到Brill转变温度时，链构象高度无序，此时进入伪六方相（按传统定义）状态，Brill转变完成；在高于Brill转变温度时，热膨胀开始主导，进一步的构象无序较弱，此时氢键层的存在导致不同晶面方向热膨胀系数不同，因此晶面间距在高温时发生翻转，直至样品熔融。

该研究得到了国家自然科学基金（52273045）、河南省优秀青年基金（242300421066）、河南省科技攻关项目（232102230152）以及上海同步辐射光源（SSRF）的支持。

论文信息：Thermal-Induced Structural Evolution of Melt-Stretched PA11: Direct Evidence for the Preservation of Hydrogen-Bonded Sheets Above the Brill Transition Temperature. Ruixue Ma, Lijun Zhang, Zhen Zhang, Chongxin Huang, Haodong Huang, Wei Cao, Yanping Liu,^* Chuntai Liu, and Zhen Wang^*.

文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.4c02485