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高分子聚合物是软物质的重要组成部分。在不同的温度和浓度区间,高分子链以及由高分子链组成的胶球体系(或微凝胶)在溶液中会呈现出丰富的相行为,如液态、凝胶态、玻璃态(吸引玻璃和排斥玻璃)。研究高分子体系的聚集行为及其相转变已成为软凝聚态物理的前沿领域之一。然而,由于实验手段的制约,关于高浓度下高分子体系的相行为及其弛豫机制的研究进展缓慢。本工作利用液态力学谱技术,研究了三种高分子材料水溶液的弛豫动力学及其相转变行为。 首先,研究了双亲三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO80-PPO30-PEO80,F68)在水溶液中的相行为。温度升高,PEO-PPO-PEO分子链依次经历单体、球形胶团和棒状胶团;水溶液体系会出现液态和凝胶态以及相分离区域。胶团形成的起始温度随着浓度的升高向低温移动。在胶团形成过程中出现频率内耗峰,峰位随着温度升高向低频移动,这种移动源于体系的结构转变。 其次,通过研究N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸(NIPAM-AA)水溶液的力学性质,研究了嵌段共聚物的最低临界溶解温度LCST行为及其相行为。AA含量的不同会导致体系结构不同,表现出不同的动力学行为。高含量的AA共聚物水溶液中,在考察的温度范围内(10-50℃)体系的α弛豫行为符合Arrhenius关系;并且由于体系中含大量氢键导致体系的激活能较大约为53 kJ/mol。 最后,研究了聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)微凝胶水溶液的动力学行为和相行为。发现微凝胶的相图与温度和浓度有强烈的依赖关系。随着浓度升高,体系经历了液态、排斥玻璃、凝胶态之间的转变过程。当温度升高时,由于微凝胶的收缩作用,体系的凝胶态会向吸引玻璃态转变。最后发现交联度越高的微凝胶体系越“脆”,进一步证实了体系的脆性行为与粒子的弹性性质密切相关。