刷新认知聚合物塑料表面原本是橡胶状的

记者24日从浙江科技大学获悉，浙江科技大学左彪副教授团队联合美国、日本学者发现，硬脆高分子塑料表面呈现类橡胶力学行为。这一新发现加深了对聚合物材料磨损、摩擦、粘附和自愈合等许多界面现象本质的理解。研究论文最近发表在《Nature》。

高分子材料应用广泛，我国高分子塑料制品年产量已达7000万吨。高分子材料表现出许多奇怪的界面现象，如粘滑摩擦行为、低温塑性和粘着性等，影响其应用效果。认识和有效控制聚合物界面现象的分子起源，对于开发高性能聚合物材料具有重要价值。

科学界发现聚合物表面分子具有较高的运动能力，但聚合物塑料表面分子的运动状态和力学行为仍是一个谜。针对这一问题，本文通讯作者左彪和国际学者研究出了一种通过在聚合物薄膜表面引入微滴诱导纳米尺度变形来研究聚合物材料表面纳米蠕变的方法，从而建立了一种弛豫时间跨度为6-8个数量级的宽时域多尺度表征表面聚合物动力学的新方法，一举解决了塑料聚合物表面动力学表征的难题。

基于理论和模拟的深入研究，研究人员最终发现了控制聚合物链在表面扩散的“伪纠缠”机制和表面“瞬时橡胶态”的聚合物物理新现象，即硬脆聚合物塑料表面呈现出类似于柔性橡胶的性质。

按照常规认知，塑料表面非常坚硬，不会变形。“从研究结果来看，塑料表面其实有一层几十个原子层厚度的软橡胶层。这样，许多最初看到的与聚合物相关的界面现象就可以得到合理的解释。”左彪认为，该研究成果加深了人们对固体聚合物表面分子动力学和机械力学的认识，是界面科学和聚合物科学的重要学术突破，可为高分子材料界面性质的调控及其加工成型和性能控制提供新思路。