界面非共价键作用增强聚合物热稳定性取得进展
基底支撑的聚合物薄膜当尺寸降低至纳米尺度时，基底与聚合物的相互作用将严重影响聚合物运动能力，进而影响其相关的物理化学性能，包括玻璃化转变/黏度/结晶性能等。因此这也对基于薄膜的功能器件的加工和制造带来了巨大的挑战。“三层模型”——包含本体层/表面活性层/及基底界面层——常被用于解释聚合物薄膜的动力学偏离本体行为，而在这些层中，基底界面层因为吸附在基底表面的链会影响聚合物链的局部构象，从而表现出特殊的动力学。所以，界面层的影响变得十分重要，揭示聚合物/基底的界面作用有助于我们进一步认识界面层所起到的重要作用，为材料及器件的设计提供理论帮助。
课题组利用和频振动光谱技术(SFG)，利用其在原理上具有高度的表界面信号专一性且对样品没有损害的优点，研究聚苯乙烯薄膜在苯基改性基底上的界面结构。结果发现，PS在苯基改性基底表面更倾向于垂直平面方向取向，这一垂直取向趋势在长时间热处理之后也没有发生变化，这可能是由于PS苯环与基底的苯基之后π-π相互作用导致。进一步我们发现，基底表面的苯基与PS接触之后苯环ν2振动峰发生偏移，这进一步证明了PS与基底上的苯基之间的π-π非共价键作用。由于界面π-π相互作用，PS链在基底上的吸附增加，属于焓增加的过程，导致PS链在界面处的动力学明显减慢。我们的结果说明了界面非共价相互作用在控制界面处以及薄膜几何结构中高分子链的结构和动力学中的重要性。
该论文于2018年7月18日发表于Macromolecules（Macromolecules 2018, 51, 5620−5627），洪永明为第一作者，王新平教授和Keiji Tanaka教授为通讯联系人。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.8b01012
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(撰稿人：洪永明)