构建聚合物加工条件与其结晶行为之间的关系是实现聚合物力学性能可控的关键点之一。江苏大学聂仪晶副教授课题组在《Polymer》上发表了名为“Precursor Formation and Crystal Nucleation in Stretched Polyethylene/Carbon Nanotube Nanocomposites”的文章(doi.org/10.1016/j.polymer.2021.124438)。聂仪晶课题组基于分子动力学模拟方法构建了碳纳米管填充的聚乙烯体系,充分松弛后进行高温拉伸,随后进行降温结晶。结果表明,拉伸会导致碳纳米管沿拉伸方向的取向,同时取向的碳纳米管也会诱导界面聚乙烯链段沿碳纳米管轴向方向发生局部取向。因此界面聚乙烯链段受到两个取向效应的影响:碳纳米管诱导的界面链段取向和拉伸诱导的界面链段取向。因此,相比于远离碳纳米管的聚乙烯链段,界面聚乙烯链段更有可能在拉伸过程中演化为前驱体,并在随后的结晶过程中形成取向的晶体。相关理论分析揭示,在低应变拉伸体系的结晶过程中,碳纳米管诱导的界面链段的异相成核过程更为重要,因为异相成核的自由能位垒更低。然而,在高应变拉伸体系的结晶过程中,拉伸诱导的取向链段的均相成核变得更加重要,这可以归因于拉伸导致的分子链构象熵和取向熵的显著降低。