近日獲悉， 我校材料學(xué)院22屆碩士畢業(yè)生張盟為第一作者、江蘇科技大學(xué)為第一作者單位、材料學(xué)院李照磊副教授與東華大學(xué)馬禹副教授為共同通訊作者、法國(guó)格勒諾布爾阿爾卑斯大學(xué)Alain Dufresne教授為共同作者的一項(xiàng)研究成果已被美國(guó)化學(xué)會(huì)核心刊物《ACS Applied Polymer Materials》接收。

作為源于可再生資源的生物可降解高分子材料，聚乳酸材料被認(rèn)為有望取代石油基的高分子材料，然而較低的熱變形溫度和較差的力學(xué)性能限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用和發(fā)展。1987年，Ikada等人發(fā)現(xiàn)，左旋聚乳酸和右旋聚乳酸形成外消旋共混物時(shí)，體系中會(huì)生成立構(gòu)復(fù)合晶，其熔點(diǎn)較純左旋聚乳酸（右旋聚乳酸）形成的同質(zhì)晶要高約50 oC，且表現(xiàn)出更好的力學(xué)性能。但是，研究人員很快發(fā)現(xiàn)，分子量較高時(shí)聚乳酸外消旋共混物體系中能同時(shí)形成立構(gòu)復(fù)合晶與同質(zhì)晶，而且分子量越高同質(zhì)晶生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)越明顯。

為深入掌握聚乳酸立構(gòu)復(fù)合晶與同質(zhì)晶競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)的機(jī)制，李照磊副教授課題組圍繞聚乳酸外消旋共混物熔體不同尺度結(jié)構(gòu)演化規(guī)律展開了系統(tǒng)研究。借助于Flash DSC與顯微紅外技術(shù)，發(fā)現(xiàn)將外消旋共混物熔體以極快速度（3000 K/s）降至不同結(jié)晶溫度后，分子鏈最先采取的都是10₃螺旋構(gòu)象。隨后，對(duì)映體分子鏈間的C=O???H-C相互作用開始形成，最終觸發(fā)10₃螺旋構(gòu)象向3₁螺旋構(gòu)象轉(zhuǎn)變。因此，更高分子量聚乳酸外消旋共混物中同質(zhì)晶所表現(xiàn)出來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)可解釋為，更長(zhǎng)分子鏈所導(dǎo)致的對(duì)映體分子鏈間更強(qiáng)的相分離趨勢(shì)和纏結(jié)作用，使得C=O???H-C相互作用的發(fā)展變得困難，從而阻礙了10₃螺旋構(gòu)象向3₁螺旋構(gòu)象的轉(zhuǎn)變。這一研究結(jié)果為聚乳酸立構(gòu)復(fù)合晶與同質(zhì)晶競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)機(jī)制研究提供了全新認(rèn)識(shí)，并將為高性能聚乳酸材料的制備提供重要理論指導(dǎo)。

該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目（氫鍵對(duì)聚乳酸立構(gòu)復(fù)合晶與同質(zhì)晶競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)作用機(jī)制的研究，51903111）和南京大學(xué)胡文兵教授的支持。

（撰稿：李照磊；審稿：蘆笙）