无定形聚合物在单轴变形中自由体积元素的演化：分子动力学模拟研究
摘要：无定形聚合物被认为是分离材料的有希望选择，由于其优异的传输特性和低成本制备。膜材料的分离性能通过其渗透性（组分的总通过量）和选择性（分离效率）来表征。渗透性和选择性均由不同渗透剂通过基体的扩散所控制，其受到自由体积元素（FVEs）的分布和形态的强烈影响。FVEs是聚合物基体中的空隙空间，由于聚合物骨架上庞大而刚性的基团的低效装配而产生。因此，FVEs决定了膜聚合物的效率，了解高压等加工条件如何影响它们的结构是至关重要的。在本文中，我们对三种聚合物，即聚苯乙烯（PS）、聚甲基戊烯（PMP）和HAB-6FDA热重排聚合物（TRP），施加单轴拉伸变形，包括不同的温度和应变速率。我们计算了应力-应变曲线、抗拉模量和这些条件下的自由体积元素的演变。我们发现，低玻璃化转变温度的PMP和中等玻璃化转变温度的PS在应变速率和温度的变化下表现出最大的力学性质变化。然而，TRP的性质变化不那么大。我们还发现，随着变形，FVEs变得更大，并且这种变化的程度与材料的整体力学性质变化一致。
作者：Brendan Wernisch, Mohammed Al Otmi, Egan Beauvais, Janani Sampath
论文ID：2307.12460
分类：Soft Condensed Matter
分类简称：cond-mat.soft
提交时间：2023-07-25