当聚合物薄膜的厚度减小到与高分子链尺寸相当时，高分子链处于纳米受限态。理解纳米受限态下高分子链的缠结将有助于我们准确预测受限聚合物的黏弹行为，是发展高分子微纳米成型加工技术的理论基础。然而，目前对纳米受限态聚合物链缠结结构、变化规律还缺乏理解。在课题组前期工作的基础上(Soft matter, 2016, 12(28): 6120-6131；Macromolecules, 2019, 52,10, 3753−3762)，我们通过监测润湿脊高度随时间的演化发现了四种不同的力学状态，分别为玻璃-橡胶转变区、橡胶弹性平台区、橡胶流动区、液体流动区。这与非晶态本体聚合物的力学行为一致。我们将由弹性主导区过渡到黏性主导区的时间定义为特征时间τ^*。进一步证明了特征时间τ^*与解缠时间τ_d相关并依赖于缠结分子量M_e。研究表明，PS薄膜τ^*开始偏离本体的临界厚度约为3.3R_g。这表明当薄膜厚度小于3.3R_g时，高分子链与链间的缠结减少，这归因于高分子链构象从“球状”转变为“椭球状”，导致聚合物在超薄膜中的排除体积(V_p)减小，从而减少了高分子链与链间的缠结。该研究阐明了高分子链构象与其链缠结行为之间的关系，对拓展高分子凝聚态物理中对高分子缠结的研究范畴，加深对分子链缠结本质的认识具有重要的意义。

该论文以《Suppressed Chain Entanglement Induced by Thickness of Ultrathin Polystyrene Films》为题发表在Macromolecules上。该工作由2019级博士研究生王风亮完成，王新平教授和Keiji Tanaka教授为通讯联系人。该工作得到国家自然科学基金(No. 21873085和21674100)及日本JST-Mirai Program (JPMJMI18A2)基金的大力资助。(二0二一年四月)

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.1c00224

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