模擬性質:聚環氧乙烷中的剪切誘導相變介紹

多年來，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度和生物相容性。因此，基于各種材料的人工模擬例子數不勝數。研究較少但卻同樣有趣的是絲纖維的形成機制。蛛絲是在蛛絲導管對儲存在蜘蛛體內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，材料在晶核上進一步結晶。有趣的是，相應的合成過程需要的活化能要比蛛絲形成的活化能高得多。謝菲爾德大學的G.J. Dunderdale等人現在已經成功地開發了一種節能程序，通過誘發剪切應力來誘導聚環氧乙烷水溶液（PEO）的結晶。

         
結晶的形成是通過加熱溶液來獲得均勻樣品，然后通過冷卻和剪切溶液來進行關鍵的具體工作。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，以及當溶液被Linkam CSS 450剪切池剪切時，清楚地顯示了結晶的開始。這不僅體現在散射強度的穩步增加，而且Herman定向函數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。同時采集的2D WAXS圖譜也清楚地顯示了peo72螺旋結構形成的反射特性。
 

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