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 聚合物納米材料物理性能與材料尺度密切相關，表現出納米受限效應。自1994年Keddie等首次發現聚合物薄膜玻璃化溫度（Tg）偏離本體現象以來，高分子物理學家對受限于低維空間內高分子鏈運動行為表現出極大研究興趣。然而，由于研究方法等的限制，納米受限高分子薄膜分子運動偏離本體的機制并未完全弄清。

據悉，近日，高分子領域知名期刊Macromolecules在線刊發了由浙江理工大學化學系王新平教授、左彪副教授研究團隊完成的關于聚合物納米薄膜表界面效應的最新研究成果。

對于與基底具有強相互作用的薄膜體系，界面效應被認為是影響聚合物薄膜分子動力學的關鍵因素。傳統觀點認為薄膜動力學的界面效應主要由界面相互作用強度所決定。但是，近年來發現了一些與之不符的實驗結果。如何調和這些實驗結果、提供不同的解釋是當前該領域研究的重點。

針對這一問題，該團隊提出界面動力學傳遞深度這一關鍵參量來量化界面效應，獲得了成功。通過直接測量納米薄膜黏度，同時表征界面效應往本體傳播的尺度，發現聚合物薄膜界面效應—即薄膜動力學受界面影響的程度，隨界面動力學傳遞深度增大而增大。這一研究說明界面效應事實上與界面動力學傳遞深度關系更為密切。

基于這一結果可以統一文獻對不同界面相互作用體系的研究結果。因此，該工作提供了從界面動力學傳遞深度角度理解受限聚合物薄膜界面效應的新視點，同時也闡明了分子量對聚合物薄膜界面效應及分子動力學的影響。論文以“Influence of the Interfacial Effect on Polymer Thin-Film Dynamics Scaled by the Distance of Chain Mobility Suppression by the Substrate”為題發表在最新一期Macromolecules上(DOI:10.1021/acs.macromol.9b00226)。左彪副教授為論文第一作者，并與王新平教授為共同通訊作者。

圖1，界面動力學傳遞深度與薄膜黏度關系

此外，團隊還針對薄膜表面效應開展了研究，提出通過控制制膜溶液中非溶劑含量來調節高分子鏈在溶液中的構象，進而改變聚合物薄膜表面分子鏈構象。利用和頻振動光譜證實了隨成膜溶液中不良溶劑量增多，所得聚合物薄膜表面分子鏈從各向同性的球狀構象（isotropic spherical conformation）往取向的橢球狀構象(oriented oblate ellipsoid)轉變。表面分子鏈構象的變化誘導表面分子動力學發生顯著變化，導致表面冷結晶溫度和玻璃化溫度升高，分子運動能力降低。同時，也造成薄膜動力學回復本體態，納米受限效應消失。這一研究充分說明了表面分子鏈構象對其動力學的影響，同時也表明了表面分子運動能力對納米薄膜分子動力學的重要作用。研究工作以Conformation-Sensitive Surface Dynamics in Thin Poly(ethylene terephthalate) Film為題發表在大分子上，博士生徐健荃為第一作者，王新平教授為通訊作者。

圖2，表面分子鏈構象與其分子運動行為的關系。