聚合物薄膜被广泛应用于纳米印刷、电子和传感器等领域。研究发现聚合物薄膜的分子运动行为偏离本体,造成薄膜玻璃化转变温度、黏弹性等物理性质发生变化。广泛认为，通过改变薄膜厚度和基底界面相互作用可以有效调节基底支撑聚合物薄膜动力学。然而，膜厚和界面相互作用对薄膜动力学影响的能力及作用机制尚不清楚。在该工作中，利用椭圆偏振光谱仪系统研究了不同厚度和不同界面相互作用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）薄膜的玻璃化转变和热膨胀行为，揭示了膜厚和界面效应对薄膜动力学影响的差异及可能原因。研究发现改变膜厚和界面相互作用可以改变薄膜的Tg。但是薄膜膨胀系数（β）与该两因素存在不同的依赖性：β随薄膜厚度的减小而增加，但不随界面相互作用发生变化。薄膜膨胀系数对厚度和界面相互作用的不同依赖性可能是由自由表面和基底界面对薄膜自由体积分数的不同影响所造成。自由表面直接与空气接触，空气往表面渗透可能引起薄膜中局部自由体积膨胀和体积分数增加，导致β增大。然而，基底界面对薄膜自由体积含量不产生影响，因而不影响薄膜热膨胀行为。这也实则反映了自由表面和基底界面对受限体系分子动力学不同的影响机制。该工作阐明了膜厚和基底界面对聚合物薄膜动力学的不同影响和作用，对于深入理解受限高分子动力学偏离本体的本质具有重要意义。该论文以 《Decoupling Role of Film Thickness and Interfacial Effect on Polymer Thin Film Dynamics》为题发表在ACS Macro Letters上。论文第一作者为2020级博士研究生徐全印；感谢美国普林斯顿大学Rodney Priestley教授对该工作的大力支持，也感谢国家自然科学基金(No. 21973083 和21674100)及美国国家科学基金会（NSF）材料研究科学与工程中心(DMR-1420541)项目的资助。(二0二0年十二月)
论文链接： https://doi.org/10.1021/acsmacrolett.0c00760
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