烧结调控UHMWPE分子链缠结密度：结晶抑制与低温增韧机制

本文推荐：作者通过连续无溶剂烧结策略调控超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的分子链缠结密度（νe），揭示了νe升高可抑制结晶（结晶度从56.3%降至41.2%），并在液氮条件（?196°C）下使冲击韧性提升44%（18.8→27.1 kJ/m2），为极端环境应用提供新思路。

　　

Highlight

通过精确控制烧结温度和升温速率，我们实现了UHMWPE分子链缠结密度（ν_e）从平衡态的40%到100%连续调控——这就像给分子链装上“调档开关”！

Materials

实验采用上海有机所提供的低缠结UHMWPE（分子量2800 kg/mol），其单活性位点催化剂合成的样品分支含量极低（每10万碳原子仅0-2个分支），堪称“分子界的直链标兵”。

Effect of heating rate and sintering temperature on entanglement density

熔体流变测试显示：升温越快、烧结温度越高，储能模量G′越“飙车”，表明ν_e显著增加。160°C熔体拉伸测试更直接“揪出”缠结密度的变化——当ν_e升至平衡态时，断裂伸长率暴跌90%，仿佛分子链集体被“捆仙绳”锁住！

Conclusion

研究发现：高ν_e会让结晶过程“拖延症”发作（熔点从140.2°C降到135.4°C），室温下材料变“娇气”（力学性能下降），却在液氮里变身“冰霜战士”（冲击韧性飙升44%）。电镜显示，密集缠结形成的“分子弹簧”网络是低温能量耗散的秘密武器！