通过电场调节聚合物的粘弹性和构象结构：从非纠缠态到纠缠态聚合物

《ACS Applied Polymer Materials》：Tuning the Viscoelasticity and Conformational Structure through Electric Field: From Unentangled to Entangled Polymers

电解活性聚合物电场调控粘弹性的分子机理研究。发现PMMA熔体及TiO?复合材料的电触变效应随分子量增加而减弱，TiO?增强率达300%。通过频率扫描发现电场稳定微结构使无缠结体系模量达102 Pa，缠结体系因分子间作用增强而模量升高。大变形下缠结体系呈现两步恢复：初始粘弹性恢复对应胡克弹性，后续慢速恢复源于熵弹性。研究为智能软材料设计提供新思路。

　　

电活性聚合物具有多种功能，然而电场如何调节它们的粘弹性至今仍不清楚。在这项研究中，我们发现了聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）熔体以及PMMA/二氧化钛（TiO₂）复合材料中的分子量依赖性电致流变（ER）效应。电致流变效率随着分子量的增加而降低，而添加TiO₂颗粒显著提高了电致流变效率，尤其是在未缠结的聚合物中，这表明TiO₂作为电致流变流体的基质材料具有很大的潜力。在频率扫描测试中，电场稳定了瞬态微观结构，在未缠结的系统中产生了模量平台（约10² Pa），而在缠结的系统中由于分子间相互作用的增强，模量有所增加。关键的是，缠结的熔体在大变形下表现出两步结构恢复：最初的快速恢复对应于胡克弹性，而随后的缓慢恢复阶段则反映了与熵弹性相关的构象恢复。这些发现表明，通过控制分子量和施加电场可以调节粘弹性，从而推动具有动态可控力学特性的软材料的发展。