Микробөлүкчө негизиндеги поли(метил акрилат) пленкасы өз-өзүнчө синтезделген полимер бөлүкчөлөрү кургатуу учурунда бири-бирине жакындап, коңшу бөлүкчөлөрдүн бетиндеги чынжырлар интерфейстерде бири-бирине киришип чырмалышы аркылуу түзүлгөн бөлүкчөлүү полимер материал болуп саналат. Бул изилдөөдө 1,6-hexanediol dimethacrylate (Hdd) кайчылаш байланыштыргычын 0,1, 3 жана 5 mol% деңгээлдеринде колдонуу пленка созулуп жатканда жеке бөлүкчөлөрдүн жана бөлүкчөлөр аралык интерфейстердин деформациясын кантип өзгөртөрү жүктөө жана бошотуу бою бир эле көрүү талаасын көзөмөлдөгөн in situ атомдук-күч микроскопиясы менен изилденген. Негизги жыйынтык — кайчылаш байланыштыргычтын тыгыздыгы бөлүкчөлөрдүн орточо созулушун системалуу түрдө аныктабайт; ал негизинен деформациянын бөлүкчөлөр менен бүртүкчөлөрдүн арасында канчалык гетерогендүү бөлүштүрүлөрүн көзөмөлдөйт.

Макроскопиялык деформация λ_macro = 2,2 деңгээлинде үч пленканын орточо жергиликтүү тор созулуулары бири-бирине жакын: 0,1, 3 жана 5 mol% Hdd үчүн тиешелүүлүгүнө жараша 1,76, 1,81 жана 1,85. Ал эми λ_local бөлүштүрүлүшүнүн стандарттык четтөөсү аз кайчылаш байланыштыргычтуу пленкада 0,17 болсо, 3 жана 5 mol% пленкаларда 0,08 жана 0,10. Бөлүкчө өзүнүн баштапкы узундугуна карата нормалдаштырылганда да 0,1 mol% пленкада деформация бөлүштүрүлүшүнүн кеңдиги 0,29; калган эки пленкада 0,14 жана 0,15. Демек, аз кайчылаш байланыштыргычтуу пленкадагы деформация бөлүштүрүлүшүнүн болжол менен эки эсе кең болушу баштапкы бөлүкчө формаларынын айырмачылыктарынын гана сакталып калышы менен түшүндүрүлбөйт.

Бул жүрүм-турум пленканын баштапкы текстурасы менен байланыштуу. 0,1 mol% пленка %34,1 бүртүкчө-чек фракциясы жана кең бүртүкчө багытталуу бөлүштүрүлүшү менен майда бүртүкчөлүү поликристаллдык бет түзсө, 3 жана 5 mol% пленкаларда бул көрсөткүч болгону %5,8 жана %5,6 болуп, түзүлүш чоң, бир-кристаллга-окшош аймактардан турат. Аз кайчылаш байланыштыргычтуу пленкада чынжырлардын интерфейстерде тереңирээк бири-бирине киришкенин көрсөткөн тайызыраак баштапкы оюктар бар. Изилдөө сунуштаган механизмдик чынжыр: кайчылаш байланышуу → интерфейстик чырмалышуу → баштапкы тор текстурасы → бүртүкчө багытталуусу → деформация гетерогендүүлүгү түрүндө. Бирок изилдөө ар бир курам үчүн бир гана пленканы жана бир AFM талаасын караган, түздөн-түз чыңалуу–деформация же сынуу сыноосун жүргүзгөн эмес.

Микробөлүкчө негизиндеги полимер пленкасы эмне үчүн башка механикалык система болуп саналат?

Салттуу бир бүтүн полимерден айырмаланып, бул материалда механикалык түзүлүш диаметри болжол менен жарым микрометр болгон полимер микробөлүкчөлөрүнүн биригиши менен түзүлөт. Пленка түзүлгөндө суу бууланат, бөлүкчөлөр жайгашат, бири-бирине тийишет жана алардын бетиндеги полимер чынжырлары коңшу бөлүкчөлөрдүн чынжырлары менен интерфейс боюнча бири-бирине киришип чырмалышат. Авторлор колдонгон концептуалдык моделде бөлүкчө өзөктөрүн тармактын “түйүндөрү”, ал эми бөлүкчөлөр аралык чырмалышкан чынжырларды бул түйүндөрдү бириктирген “байланыштар” катары кароого болот.

Ошондуктан пленканын механикалык жүрүм-турумун бир гана бөлүкчөнүн катуулугу менен түшүндүрүү жетишсиз. Бөлүкчөлөрдүн бири-бирине кантип байланышы, пленка түзүлүп жатканда кантип жайгашуусу, пайда болгон кристаллга-окшош аймактар кайсы багытка карашы жана жүк астында бул аймактар бири-бирине салыштырмалуу кантип кыймылдашы да маанилүү.

Кайчылаш байланыштыргычтын негизги ролу

Изилдөөдө кайчылаш байланыштыргыч катары 1,6-hexanediol dimethacrylate (Hdd) колдонулган. Hdd көлөмү көбөйгөн сайын бөлүкчөлөрдүн ичиндеги полимер тармагы тыгызыраак кайчылаш байланышат. Мурунку изилдөөлөр бул химиялык системада кайчылаш байланыштыргычтын аз болушу бөлүкчөлөр арасындагы чынжырлардын тереңирээк interpenetration процессине, ал эми жогору болушу чектүүрөөк interpenetration процессине алып келерин көрсөткөн.

Бул изилдөө негизинен “азыраак кайчылаш байланыштыргыч бөлүкчөнү көбүрөөк созобу?” деген суроону эмес, андан да так суроону текшерет: бирдей жалпы деформация бөлүкчө тармагынын ичинде канчалык тегиз же тегиз эмес бөлүштүрүлөт?

Кайчылаш Байланыштыргычтын Тыгыздыгы Бөлүкчөлөрдүн Орточо Созулушун Аныктайбы?

Жок. Изилденген 0,1, 3 жана 5 mol% Hdd пленкаларында баштапкы абалдан λ_macro = 2,2 ге чейин таза нормалдаштырылган бөлүкчө созулушу тиешелүүлүгүнө жараша болжол менен +0,62, +0,53 жана +0,65; бул маанилер кайчылаш байланыштыргычтын тыгыздыгы менен монотондуу же системалуу өзгөрүү көрсөтпөйт. Кайчылаш байланыштыргычтын ачык таасири орточо созулуунун чоңдугунан көрө, созулуунун бөлүкчөлөр арасында канчалык кең бөлүштүрүлүшүндө.

Макроскопиялык созулуу менен беттик созулуу бирдей эмес

Изилдөөдө үлгүнүн кыскычтар арасындагы созулушу:

\[ \lambda_{\mathrm{macro}}=\frac{L}{L_0} \]

түрүндө аныкталган. Бул жерде L₀ — баштапкы кыскыч аралыгы, L — созгондон кийинки аралык. λ_macro = 1 созулбаган абалды, 2 болсо кыскыч аралыгы баштапкы узундуктан эки эсе болгонун билдирет.

AFM сүрөттөрүн SIFT менен дал келтирүүдөн алынган глобалдык аффиндик өзгөртүүнүн тартуу багытындагы негизги созулушу λ_image,y деп аталган. Эгер бүт AFM бети макроскопиялык деформацияны идеалдуу жана бир тектүү түрдө ээрчисе, λ_image,y менен λ_macro болжол менен бирге-бир өсмөк. Чындыгында үч пленка тең бул идеалдуу сызыктан четтеген.

Эрте жүктөөдө 0,1 mol% пленкада беттик деформация макроскопиялык созулуудан артта калган. Бирок λ_macro = 2,2 де үч пленканын λ_image,y маанилери 1,82, 1,82 жана 1,84 ке жакындаган. Ошондуктан аз кайчылаш байланыштыргычтуу пленка башында деформацияны көбүрөөк гетерогендүү бөлүштүрсө да, чоңураак созулууда беттин орточо деформация өткөрүүсү башка пленкаларга жакындаган.

Non-affine деформация эмнени билдирет?

“Аффиндик” деформация — бардык чекиттерди бир геометриялык өзгөртүү менен түшүндүрүүгө боло турган идеалдуу, тегиз деформация. Чыныгы материалда ар кайсы аймактар бул идеалдуу өзгөртүүдөн четтесе, кыймыл “non-affine” деп аныкталат.

Изилдөөдөгү талаа масштабындагы non-affine residual метрикасы байкалган бөлүкчө кыймылдары бүт сүрөт үчүн эсептелген жалгыз глобалдык аффиндик өзгөртүүдөн канчалык алыстаганын өлчөйт. Эрте жүктөөдө 0,1 mol% пленкада бул residual болжол менен 0,8 ге жетип, 3 жана 5 mol% пленкалардагы маанилерден болжол менен жети-тогуз эсе чоң болгон. λ_macro = 2,2 ге жеткенде айырма болжол менен үч эсеге азайган.

Бошотууда 0,1 mol% пленканын residual мааниси болжол менен 0,2 ге түшүп, жогорку кайчылаш байланыштыргычтуу пленкаларга жакындаган. Демек, жүктөө учурунда өнүккөн чоң масштабдагы non-affine деформациянын маанилүү бөлүгү туруктуу бузулуу эмес, кайра калыбына келе турган түзүмдүк кайра уюшуу болуп саналат.

Non-Affine Деформация Бөлүкчө Торундабы же Бүртүкчө Масштабындабы Пайда Болот?

Изилдөөнүн жыйынтыктары ашыкча non-affine деформация негизинен бир бөлүкчөнүн жакын коңшу торунун ичинде эмес, андан чоң мезоскопиялык бүртүкчө жана жылышуу талааларынын масштабында пайда болорун көрсөтөт. 0,1 mol% пленкада талаа масштабындагы residual жогорку кайчылаш байланыштыргычтуу пленкаларга караганда бир нече эсе чоң болсо, Falk–Langer D²_min менен өлчөнгөн жакын-коңшу тордун non-affinity деңгээли болгону орточо гана жогорулаган.

Өкүлчүлүк жүктөлгөн абалда нормалдаштырылган D²_min көрсөткүчү 0,1, 3 жана 5 mol% пленкалар үчүн болжол менен 0,19, 0,14 жана 0,16 деңгээлинде. Бул кичине айырма талаа масштабындагы жети-тогуз эселик айырмадан таптакыр башка. Жыйынтык көрсөткөндөй, коңшу бөлүкчөлөр чакан жергиликтүү топтор түрүндө салыштырмалуу шайкеш кыймылдай берет; негизги гетерогендүүлүк ар башка бүртүкчөлөрдүн жана кеңири аймактардын бири-биринен айырмаланган жылышууларынан келип чыгат.

Пленкалардын баштапкы текстурасы бирдей эмес

Бүртүкчө чеги баштапкы абалда бир бөлүкчөнүн коңшулары менен тор багытталуусунун айырмасы 5° ден чоң болгон аймактар аркылуу аныкталган. Бул критерий боюнча аз кайчылаш байланыштыргычтуу пленканын бүртүкчө-чек тыгыздыгы калган эки пленкага караганда болжол менен алты эсе жогору.

Гексагоналдык түзүлүш созулган сайын кантип өзгөрөт?

Баштапкы абалда үч пленкада тең үстөм тартип гексагоналдык. Бир октуу созуу уланган сайын гексагоналдык популяция азайып, square жана linear деп классификацияланган жергиликтүү тартиптер көбөйөт.

Болжол менен λ_macro = 1,8 аймагында 3 жана 5 mol% пленкалардын экөө тең square-dominant абалга жетет. Бул учурда 3 mol% пленкада гексагоналдык жана square фракциялар болжол менен %24,7 жана %66,7; 5 mol% пленкада болсо %22,5 жана %67,8.

Андан ары созулганда эки пленка ар башка жүрүм-турум көрсөтөт. 3 mol% пленка кайрадан гексагоналдык көпчүлүккө кайтып, λ_macro = 2,2 де гексагоналдык фракция %68,9 га жетет. Авторлор муну кайра багытталган үч бурчтуу торго өтүү, башкача айтканда re-entrant кайра уюшуу катары чечмелешет. 5 mol% пленка болсо бул кайра кулпуланууну аяктабай, square-dominant бойдон калат.

0,1 mol% пленка λ_macro = 2,2 де кыйла гетерогендүү: болжол менен %40,0 linear, %36,6 гексагоналдык жана %18,4 square жергиликтүү тартипти камтыйт. Бул чоң linear популяция майда бүртүкчөлүү пленканын ар башка багыттагы аймактары тартуу огу боюнча кайра уюшууга жөндөмдүү болушу менен байланышкан.

Бошотууда тор тартиби кайра келеби?

Ооба. Толук бошотулган 0,1 жана 3 mol% пленкаларда гексагоналдык фракция тиешелүүлүгүнө жараша %89,7 жана %98,6 га кайтып келген; баштапкы маанилер %89,6 жана %98,3. Бул өтө жакын калыбына келүү жүктөөдө байкалган чоң тор өзгөрүүлөрү ушул деформация диапазонунда негизинен ийкемдүү жана кайра калыбына келүүчү экенин көрсөтөт.

5 mol% пленка толук бошотулган эмес. Жай жыйрылуудан улам бул үлгүдө көзөмөл λ_macro = 1,8 ге чейин жүргүзүлүп, ошондуктан калган эки пленка менен толук калыбына келүүнү салыштыруу мүмкүн болгон эмес.

Аз Кайчылаш Байланыштыргыч Тыгыздыгы Эмне Үчүн Көбүрөөк Гетерогендүү Деформацияны Жаратат?

Изилдөө сунуштаган механизмге ылайык, аз кайчылаш байланыштыргыч тыгыздыгы пленка түзүлүп жатканда бөлүкчө беттериндеги чынжырлардын тереңирээк бири-бирине киришишине мүмкүндүк берет; бул ар түрдүү багытталган көп сандагы майда кристаллга-окшош аймактарды камтыган майда бүртүкчөлүү поликристаллдык текстураны түзөт жана созуу маалында бул ар башка багыттагы бүртүкчөлөр ар башка өлчөмдө кайра уюшулгандыктан деформация кең жана гетерогендүү бөлүштүрүлүүгө айланат.

Бүртүкчө чектери “жумшак чекиттер” эмес

Маанилүү жыйынтыктардын бири — бүртүкчө чектеринин санынын көп болушу ар бир бүртүкчө чегинин түздөн-түз көбүрөөк созулушунан келип чыкпайт. λ_macro = 2,2 де бүртүкчө чек бөлүкчөлөрү менен бүртүкчө ичиндеги бөлүкчөлөрдүн λ_local айырмасы медиана боюнча эң көп +%2,9, орточо боюнча эң көп +%3,5.

Башкача айтканда, аз кайчылаш байланыштыргычтуу пленканын гетерогендүүлүгү “бүртүкчө чектеринин өтө жумшак болушу” модели менен түшүндүрүлбөйт. Кайчылаш байланыштыргычтын тыгыздыгы көбүнчө канча ар башка багыттагы бүртүкчө бар экенин аныктайт; ар бир бүртүкчөнүн тартуу огуна карата багыты болсо анын кантип кайра уюшуларын аныктайт.

Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары

Материал системасы

Поли(метил акрилат) (pMA) микробөлүкчөлөрү беттик-активдүү зат колдонулбаган эмульсиялык полимерлештирүү аркылуу даярдалган. Кайчылаш байланыштыргыч катары 1,6-hexanediol dimethacrylate (Hdd) колдонулуп, пленкалар pMA-Hx түрүндө, x = 0,1, 3 жана 5 mol% Hdd боло тургандай аталыш алган.

Бөлүкчө диаметрлери үч курамдын ортосунда %15 тен аз айырмаланган. Бул жагдай байкалган механикалык/текстуралык айырмачылыктарды чоң бөлүкчө өлчөмүнүн өзгөрүшүнө гана түшүрүп түшүндүрүүгө жол бербейт.

Пленка түзүү

Суудагы pMA микробөлүкчө дисперсиялары Teflon негизине куюлуп, болжол менен 25 °C температурада кургатылган. Бул температура үч курамдын айнек өтүү температурасынан болжол менен 10 °C жогору. Суу бууланганда бөлүкчөлөр жайгашып, деформацияланып, коңшу беттик чынжырлар бири-бирине киришип пленканы түзөт деп кабыл алынган.

Түзүлгөн пленкалар AFM эксперименттери үчүн 5 mm × 8 mm үлгүлөргө кесилген.

In situ AFM жана бир октуу созуу түзүлүшү

Беттик түзүлүш атайын курулган уч-сканерлөөчү атомдук-күч микроскопу жана бир октуу созуу сахнасы менен көзөмөлдөнгөн. Үч октуу piezo сканер ар бир огунда 300 µm кыймыл диапазонуна ээ. Бул чоң капталдык диапазон ар бир созуу кадамынан кийин ошол эле көрүү талаасын кайра табууга мүмкүндүк берген.

• AFM сүрөт талаасы: 30 µm × 30 µm.
• Сүрөт чечилиштиги: 512 × 512 пиксел.
• Созуу ылдамдыгы: 10 mm/мүнөт.
• Жетектөөчү бурама кадамы: 1 mm.
• AFM режими: tapping mode.
• Айлана-чөйрө температурасы: болжол менен 25 °C.
• Зонддун номиналдык резонанс жыштыгы: болжол менен 160 kHz.
• Пружина туруктуулугу: 5 N/m.
• Уч радиусу: <8 nm.

Жүктөө λ_macro боюнча 0,2 ге көбөйтүлгөн кадамдар менен жүргүзүлгөн. Ар бир деформация абалында сүрөт алуу болжол менен 5 мүнөт созулуп, пленка ушул убакытта туруктуу кармалган. Ошондуктан авторлор эксперименттерди quasi-static деп баалашкан.

Бир эле бөлүкчөнү жүктөө жана бошотуу бою көзөмөлдөө

Бул изилдөөнүн маанилүү методологиялык жаңылыгы — ар бир деформация баскычында башка беттик аймакты сүрөткө тартуунун ордуна бир эле көрүү талаасын кайра табуу. Мунун аркасында бир микробөлүкчөнүн, анын баштапкы алты эң жакын коңшусунун жана белгилүү бөлүкчө жуптарынын жүктөө жана бошотуу тарыхы сакталган.

Кезектешкен AFM сүрөттөрү алгач SIFT менен дал келтирилип, эки абалдын ортосундагы эң жакшы глобалдык аффиндик өзгөртүү эсептелген. Андан кийин бөлүкчөлөр marker-controlled watershed алгоритми менен сегменттелип, эллипстер менен моделденип жана strain баскычтарынын арасында идентификациялары кулпуланган траекториялар түрүндө дал келтирилген.

Бөлүкчө узундугунун аныктамасы

Эллипске ылайыкташтырылган бөлүкчөнүн чоң огунун узундугу a_k, баштапкы радиалдык бөлүштүрүү функциясынан алынган мүнөздүү бөлүкчөлөр аралык аралык R₁ менен нормалдаштырылып:

\[ \lambda_{\mathrm{particle}}=\frac{a_k}{R_1} \]

деп аныкталган.

Бул чоңдук чыныгы бир-бөлүкчө деформация катышы эмес; ал курамга мүнөздүү R₁ ге карата нормалдаштырылган бөлүкчө узундугу. Ошондуктан изилдөө баштапкы форма полидисперстүүлүгү бөлүштүрүү кеңдигин жасалма көбөйтүп-көбөйтпөсүн өзүнчө текшерип, ар бир бөлүкчөнү өзүнүн баштапкы чоң огу a₀ боюнча a_k/a₀ түрүндө нормалдаштырган.

Бөлүкчө деформациясынын негизги жыйынтыгы

Орточо маанилер бири-бирине жакын болгону менен, бөлүштүрүү кеңдиктери ачык айырмаланат. Бул изилдөөнүн аталышындагы “particle stretch ордуна strain distribution” айырмасынын сандык негизи.

Кыска огунун жүрүм-туруму

Бөлүкчөнүн кичине эллипс огу b_k үчүн:

\[ \lambda_{\mathrm{minor}}=\frac{b_k}{R_1} \]

колдонулган. λ_macro = 2,2 де орточо λ_minor маанилери тиешелүүлүгүнө жараша 0,98 ± 0,22, 0,98 ± 0,10 жана 1,02 ± 0,12.

Ар бир бөлүкчөнүн кыска огу өзүнүн баштапкы b₀ маанисине нормалдаштырылганда, 3 жана 5 mol% пленкалар болжол менен 0,99 жана 0,97 деңгээлинде калса, 0,1 mol% пленка болжол менен 0,93 кө чейин төмөндөгөн. Демек, аз кайчылаш байланыштыргычтуу бөлүкчөлөрдө чоң огу боюнча созулууну коштогон болжол менен %7 өлчөмүндөгү кыйла ачык туурасынан жыйрылуу бар.

Бөлүкчө формасынын ийкемдүү калыбына келиши

0,1 mol% пленкада орточо aspect ratio жүк астында 2,36 га чыгып, толук бошотууда 1,24 кө кайтып келген; баштапкы мааниси 1,22. 3 mol% пленкада aspect ratio 1,12 ден 1,84 кө чыгып, кайра 1,12 ге кайтып келген.

Бөлүштүрүү кеңдиги да калыбына келген. 0,1 mol% пленкада λ_particle стандарттык четтөөсү жүктөлгөн абалда 0,30 болсо, бошоткондон кийин 0,21 ге кайтып, баштапкы мааниси 0,23 болгон. 3 mol% пленкада 0,15 тен 0,10 го төмөндөп, баштапкы 0,11 маанисине жакындаган.

Жергиликтүү тартип менен бөлүкчө созулушунун байланышы

0,1 mol% пленкада λ_macro = 2,2 де гексагоналдык аймактардагы бөлүкчөлөрдүн орточо λ_particle мааниси 1,64 болсо, linear-окшош тартиптерде 1,88. Үстөм жергиликтүү тартип менен λ_particle ортосунда Spearman ρ = −0,43 табылган.

3 mol% пленка үчүн ρ = −0,409, 5 mol% пленка үчүн болсо болгону −0,108. Авторлор бул байланыштарды көз карандысыз статистикалык далил катары эмес, бир эле AFM талаасында мейкиндик боюнча корреляцияланган бөлүкчөлөрдөн алынган сүрөттөөчү эффект өлчөмдөрү катары чечмелешет.

Бөлүкчөлөр аралык оюк тереңдиги жана чынжырлардын interpenetration процесси

AFM бетинде эки коңшу бөлүкчөнүн ортосундагы оюктун тереңдиги бөлүкчө беттеринин ортосундагы interpenetration үчүн реалдуу-мейкиндик көрсөткүчү катары колдонулган. Чынжырлар тереңирээк бири-бирине киришкенде эки бөлүкчөнүн ортосундагы өрөөндүн түбү көтөрүлгөндүктөн, тайызыраак оюк тереңирээк interpenetration менен байланыштуу.

Тартуу багытындагы оюктар деформация көбөйгөн сайын тереңдеген. λ_macro = 2,2 де баштапкы абалга салыштырмалуу өсүүлөр 0,1, 3 жана 5 mol% үчүн болжол менен +36, +28 жана +36 nm. Авторлор бул өсүштү бири-бирине киришкен интерфейстик чынжырлардын механикалык тартылышы менен шайкеш деп эсептешет.

Туурасынан багытта болсо тескерисинче болгон: коңшулар Poisson жыйрылуусу менен бири-бирине жакындаганда оюктар тайыздаган. λ_macro = 2,2 де таза өзгөрүүлөр тиешелүүлүгүнө жараша −12, −17 жана −28 nm.

Бул туурасынан алынган натыйжаны чечмелөөдө маанилүү методологиялык чектөө бар. Созуу учурунда байланыштар айлангандыктан “туурасынан байланыш” бурч терезесинен чыгып кетиши мүмкүн жана талданган байланыштардын саны 0,1, 3 жана 5 mol% пленкаларда баштапкы 5.686, 6.915 жана 8.185 деңгээлдеринен λ_macro = 2,2 де 1.542, 564 жана 1.151 ге түшөт. Ошондуктан туурасынан оюк ийри сызыгы жүктөөнүн акырында баштапкы байланыш популяциясынын баарын чагылдырбайт.

Интерфейстер бошотууда калыбына келеби?

0,1 жана 3 mol% пленкаларда октук да, туурасынан оюктар да бошотууда баштапкы маанилерине олуттуу жакындаган. ΔZ_far, 0,1 mol% пленкада баштапкы 40,8 nm ден цикл аягында 43,3 nm ге; 3 mol% пленкада 54,0 nm ден 58,4 nm ге кайтып келген. ΔZ_trans болсо тиешелүүлүгүнө жараша 31,8 → 35,0 nm жана 46,2 → 45,6 nm болгон.

Жүктөө жана бошотуу жолдору толук дал келген эмес; демек, бир аз гистерезис бар. Бирок жалпы калыбына келүү туруктуу пластикалык интерфейс сынуусуна караганда физикалык түрдө бири-бирине киришкен чынжырлардын кайтарымдуу кайра уюшушуна шайкеш.

5 mol% пленкада оюк тереңдигин талдоонун бошотуу бутагы λ_macro = 2,0 де токтотулган. λ_macro = 1,8 сүрөтүндө AFM учунун мокошушун көрсөткөн кескин контраст өзгөрүүсү байкалгандыктан, бул кадр оюк талдоосунан чыгарылган.

Түзүлүштөн деформация гетерогендүүлүгүнө сунушталган чынжыр

1. Кайчылаш байланыштыргычтын тыгыздыгы бөлүкчө тармагынын тыгыздыгын өзгөртөт.
2. Аз кайчылаш байланышуу пленка түзүлгөндө бөлүкчөлөр аралык чынжырлардын тереңирээк interpenetration процессине мүмкүндүк берет.
3. Бул interpenetration режими көп сандагы майда жана ар башка багытталган бүртүкчөлөрдү камтыган баштапкы текстура менен байланыштуу.
4. Ар башка бүртүкчө багытталуулары бир октуу созуу учурунда ар башка түзүмдүк өзгөрүү жолдоруна кирет.
5. Натыйжада орточо бөлүкчө созулушу көп өзгөрбөстөн деформация бөлүштүрүлүшү кеңейет.
6. Ашыкча non-affinity бир-бөлүкчө торунан көбүрөөк мезоскопиялык бүртүкчө масштабында пайда болот.

Изилдөө түздөн-түз колдогон жыйынтыктар

• 0,1 mol% пленка 3 жана 5 mol% пленкаларга караганда болжол менен алты эсе жогорку бүртүкчө-чек фракциясына ээ.
• Аз кайчылаш байланыштыргычтуу пленкада λlocal жана бир-бөлүкчө созулуу бөлүштүрүлүштөрү болжол менен эки эсе кең.
• Үч курамда орточо таза бөлүкчө созулушу системалуу кайчылаш байланыштыргыч көз карандылыгын көрсөтпөйт.
• Аз кайчылаш байланыштыргычтуу пленкада талаа масштабындагы non-affine residual эрте жүктөөдө кыйла чоң.
• Cage-scale D²min айырмасы талаа масштабындагы айырмадан кыйла кичине.
• 0,1 жана 3 mol% пленкаларда жергиликтүү тартип, бөлүкчө формасы жана интерфейс оюк тереңдиги бошотууда негизинен калыбына келет.
• Баштапкы оюк тереңдиктери кайчылаш байланыштыргыч курамы көбөйгөн сайын өсөт жана бул интерфейс interpenetration деңгээлинин азайышына шайкеш.

Изилдөө түздөн-түз колдобогон жыйынтыктар

• Бул эксперимент 0,1 mol% пленка 3 же 5 mol% пленкага караганда белгилүү өлчөмдө чыдамдуураак экенин түздөн-түз өлчөбөйт.
• Бул экспериментте чыңалуу–деформация ийри сызыгы, Young модулу, сынуу деформациясы же сынуу энергиясы өлчөнгөн эмес.
• Ар бир курам үчүн бир гана куюлган пленка болгондуктан, курамдар аралык айырмачылыктардын көз карандысыз үлгүлөрдө кайра өндүрүлүшү азырынча көрсөтүлгөн эмес.
• AFM бир гана эркин бетти өлчөгөндүктөн, пленканын көлөмүнүн ичиндеги бүт деформация талаасы бирдей экени түздөн-түз далилденген эмес.
• 0,1 менен 3 mol% ортосунда маалымат чекити жок болгондуктан, чыныгы критикалык “босого” кайчылаш байланыштыргыч концентрациясын аныктоого болбойт.
• Байкалган режим чек арасы чыныгы босогонун ордуна өтө тик, бирок үзгүлтүксүз/каныгуучу концентрация көз карандылыгынын бөлүгү болушу мүмкүн.
• Изилденген максималдуу λmacro маанилери пленкалардын сынуу деформацияларынан төмөн; изилдөө деформация жолунун алгачкы бөлүгүн сүрөттөйт.

Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү

Түпнуска аталышы:Crosslinker Density Controls Strain Distribution Rather Than Particle Stretch in Microparticle-based Polymer Films

Жүктөлгөн SSRN версиясындагы авторлордун ирети: Feng-Yueh Chan; Yuichiro Nishizawa; Yuma Sasaki; Daisuke Suzuki; Takayuki Uchihashi.

Жооптуу авторлор: Feng-Yueh Chan жана Takayuki Uchihashi.

Мекемелер: Department of Physics, Nagoya University; Graduate School of Environmental, Life, Natural Science and Technology, Okayama University; Exploratory Research Center on Life and Living Systems, National Institutes of Natural Sciences.

Булак түрү: Изилдөө preprintи.

Платформа: SSRN.

SSRN каттоо номери: 7360228.

SSRN DOI: 10.2139/ssrn.7360228.

SSRN тапшыруу датасы: 27 Август 2026.

Рецензия: Жүктөлгөн версия рецензиялык баалоодон өткөн эмес.

Параллелдүү библиографиялык жазуу: Ушул эле аталыш институционалдык жарыя жазууларында ChemRxiv preprintи катары да бар жана 10.26434/chemrxiv.15007072/v2 DOI менен тизмеленген. Бул жазууда авторлордун ирети башка. Бул Verianla тексти колдонуучу жүктөгөн SSRN версиясындагы илимий мазмунду жана авторлордун иретин негиз катары алат.

Лицензия: Жүктөлгөн PDFде кайра колдонууга ачык Creative Commons лицензиясы көрсөтүлгөн эмес.

Каржылоо: JST CREST, Japan, Grant Number JPMJCR21L2.

Маалыматтын жеткиликтүүлүгү: 2–8-сүрөттөрдүн негизиндеги бөлүкчө-боюнча жана байланыш-боюнча маалыматтар жооптуу автордон негиздүү суроо-талап боюнча берилиши мүмкүн экени көрсөтүлгөн.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Авторлор изилдөөгө таасир этиши мүмкүн болгон белгилүү каржылык кызыкчылык же жеке мамиле жок экенин билдиришкен.

Генеративдүү жасалма интеллект боюнча билдирүү: Авторлор долбоор текстинин англис тилиндеги окулушун жана тил агымын жакшыртуу үчүн Anthropic Claude Opus колдонгонун; андан кийин мазмунду өздөрү карап чыгып, оңдоп, акыркы версия үчүн жоопкерчиликти өзүнө алганын билдиришкен.

CRediT салымдары: Feng-Yueh Chan изилдөө, формалдык талдоо, программалык камсыздоо, маалыматтарды курациялоо, визуалдаштыруу, ыкма жана алгачкы долбоор; Yuichiro Nishizawa ресурстар, изилдөө жана карап чыгуу; Yuma Sasaki ресурстар, изилдөө жана карап чыгуу; Daisuke Suzuki ресурстар, көзөмөл жана каржылоо; Takayuki Uchihashi концептуалдаштыруу, ыкма, программалык камсыздоо, көзөмөл, долбоорду башкаруу, каржылоо жана жазуу милдеттерин аткарган.

Негизги методологиялык чектөөлөр: Ар бир кайчылаш байланыштыргыч курамы бир гана куюлган пленка жана бир AFM көрүү талаасы менен көрсөтүлгөн. Көп сандагы бөлүкчөлөр көз карандысыз материалдык кайталануу эмес. AFM эркин бетти гана сүрөттөйт. Чыңалуу–деформация маалыматы бул экспериментте чогултулган эмес. Бүртүкчө-чек фракциялары 24 µm × 24 µm талдоо талаасынан келип чыккан төмөнкү чек мүнөзүндө. Максималдуу λmacro = 2,2–2,6 диапазону сынууга чейинки эрте деформация режими. 5 mol% пленка толук бошотулган эмес жана AFM учунун мокошушунан улам акыркы оюк-тереңдик кадры талдоодон чыгарылган.

Статистикалык чечмелөөнүн чеги: Бөлүкчөлөр бир эле көрүү талаасында мейкиндик боюнча корреляциялангандыктан Spearman ρ маанилери эффект өлчөмү катары билдирилип, көз карандысыз үлгүлөргө негизделген p-маанилер колдонулган эмес.