材料加工形態(tài)學(xué)-加工形態(tài)性能實(shí)例

1、材料加工形態(tài)學(xué)-加工形態(tài)性能實(shí)例高分子材料成型加工高分子材料成型加工-形態(tài)形態(tài)-性能關(guān)系性能關(guān)系制品中制品中(凍結(jié)凍結(jié))的凝的凝聚態(tài)和相形態(tài)聚態(tài)和相形態(tài)熱、應(yīng)力場(chǎng)熱、應(yīng)力場(chǎng)凝聚態(tài)和相形態(tài)結(jié)構(gòu)凝聚態(tài)和相形態(tài)結(jié)構(gòu)形成、發(fā)展和演化形成、發(fā)展和演化制品使用性能制品使用性能制品性能制品性能高分子材料注塑注塑擠出擠出制品定構(gòu)定構(gòu)structuring 在分子尺度上，大分子鏈構(gòu)象會(huì)改變；在分子尺度上，大分子鏈構(gòu)象會(huì)改變； 在納米和亞微米尺度上，大分子會(huì)結(jié)晶和取向，形成各種在納米和亞微米尺度上，大分子會(huì)結(jié)晶和取向，形成各種超分子結(jié)構(gòu)。如晶體生長(zhǎng)方式、晶形超分子結(jié)構(gòu)。如晶體生長(zhǎng)方式、晶形(、 )等；等； 在亞微

2、米和微米尺度上結(jié)晶聚合物生成各種晶體在亞微米和微米尺度上結(jié)晶聚合物生成各種晶體(球晶、球晶、串晶等串晶等)、多相聚合物形成各種相形態(tài)、多相聚合物形成各種相形態(tài)(球、纖維、片等球、纖維、片等) 。加工外場(chǎng)對(duì)凝聚態(tài)和相形態(tài)的影響加工外場(chǎng)對(duì)凝聚態(tài)和相形態(tài)的影響加工中外場(chǎng)種類、外場(chǎng)強(qiáng)加工中外場(chǎng)種類、外場(chǎng)強(qiáng)弱、作用方式、作用次數(shù)、弱、作用方式、作用次數(shù)、時(shí)間長(zhǎng)度等有關(guān)。時(shí)間長(zhǎng)度等有關(guān)。溫度應(yīng)力(剪切、拉伸) 擠出成型擠出成型 拉伸流動(dòng)場(chǎng)拉伸流動(dòng)場(chǎng)(Elongational flow) 混沌混合混沌混合(Chaotic mixing) 注塑成型注塑成型 剪切控制取向注塑剪切控制取向注塑(Shear con

3、trolled oriented injection molding, SCORIM)聚合物成型中利用應(yīng)力場(chǎng)控制形態(tài)擠出成型中利用應(yīng)力場(chǎng)（剪切、拉伸）控制多相聚合物相形態(tài) 拉伸流動(dòng)場(chǎng)控制多相聚合物相形態(tài)拉伸流動(dòng)場(chǎng)控制多相聚合物相形態(tài)Route 1Cold drawingRoute 2Hot drawingMorphology evolution原位微纖化共混物In-situ microfibrillar blend原位微纖化共混物的形態(tài)原位微纖化共混物的形態(tài)ZM Li, et al. Polym. Eng. Sci., 2003, 43: 615H Quan, ZM Li, et al. Po

4、lym. Eng. Sci., 2005, 45:1043PET/PEPPS/iPPABC400nm原位微纖化共混物的形態(tài)原位微纖化共混物的形態(tài)PET/PE微纖化共混物的拉伸強(qiáng)度達(dá)到微纖化共混物的拉伸強(qiáng)度達(dá)到45.0MPa ，較其通常共混物，較其通常共混物(19.0MPa)提提高高140%ZM Li, et al. Marcormol. Rapid Comm., 2004, 25: 553Functional in-situ microfibrillar networkFunctional fillers原位微纖化共混物的功能化原位微纖化共混物的功能化導(dǎo)電原位微纖化共混物導(dǎo)電原位微纖化共混物導(dǎo)

5、電粒子分布在微纖內(nèi)部導(dǎo)電粒子分布在微纖內(nèi)部ZM Li, et al. Carbon, 2004, 42: 428-4323D conductive network導(dǎo)電原位微纖化共混物導(dǎo)電原位微纖化共混物導(dǎo)電粒子分布在微纖表面導(dǎo)電粒子分布在微纖表面K Dai, ZM Li, et al. Polymer, 20073D conductive networkResistivitytemperature effectPercolation phenomenonZM Li, XB Xu, et al. Carbon, 2005, 43:1479具有三維網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電通路的高分子復(fù)合材料20406080100

6、120140160180103104105106107108109Volume Resistivity ( .cm)Temperature ( C)isothermal treatment time at 180C 3 min 90 min 360 min 600 minXB Xu, ZM Li, et al. Appl. Phys. Lett. 2006, 89: 032105 1-3ZM Li, SN Li, et al. Carbon, 2005, 43: 2413導(dǎo)電原位微纖化共混物導(dǎo)電原位微纖化共混物CNTs-多相聚合物體系多相聚合物體系The schematic of the si

7、mple flows and the chaotic advention 混沌混合控制聚合物形態(tài)混沌混合控制聚合物形態(tài)混沌概念是建立在一維混沌概念是建立在一維SmaleSmale幾何模型上的，含義是：取幾何模型上的，含義是：取一塊正方形橡皮，將其拉伸為狹長(zhǎng)的長(zhǎng)方形，再將其折疊一塊正方形橡皮，將其拉伸為狹長(zhǎng)的長(zhǎng)方形，再將其折疊成馬蹄形，然后又重新放回原正方形所占的位置，再將該成馬蹄形，然后又重新放回原正方形所占的位置，再將該馬蹄形重復(fù)進(jìn)行折疊、拉伸和放回這一連串的操作過(guò)程。馬蹄形重復(fù)進(jìn)行折疊、拉伸和放回這一連串的操作過(guò)程。在無(wú)數(shù)次迭代后，得到一條錯(cuò)綜復(fù)雜、自我嵌套的曲線。在無(wú)數(shù)次迭代后，得到一條錯(cuò)綜復(fù)雜、自我嵌套的曲線?；煦缁旌系膶?shí)質(zhì)是反復(fù)的拉伸與折疊混沌混合的實(shí)質(zhì)是反復(fù)的拉伸與折疊它的兩個(gè)特征是內(nèi)在隨機(jī)性和分型性，前者表明局部的不它的兩個(gè)特征是內(nèi)在隨機(jī)性和分型性，前者表明局部的不穩(wěn)定性，后者說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡在相空間的幾何形態(tài)可用穩(wěn)定性，后者說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡在相空間的幾何形態(tài)可用分型來(lái)描述，這是它的規(guī)律性和有序性。分型來(lái)描述，這是它的規(guī)律性和有序性。一維混沌混合只存在理論意義，