最近的研究表明，通过适当控制聚合物的结晶速率，纳米粒子可以在半结晶聚合物的非晶区有序排列。虽然这种方法有望构造出与珍珠层相似的分级有序的NP组件，但它已经显示出构造出具有显著机械强化材料的能力。
有鉴于此，在纳米粒子和聚合物均匀混合的条件下，美国哥伦比亚大学Sanat K. Kumar报道了纳米粒子的尺寸和负载量对聚合物结晶动力学的影响，特别是对晶体生长速率(G)的影响。
文章要点
1）虽然NP大小和载荷的变化有显著差异，但当研究员在约束的基础上考虑它们时，测得的G数据属于一条明显通用的曲线。特别地，研究发现聚合物体积VPEO与NP表面积之比SANP在10−100 nm范围内是最合适的，这包括了半晶聚合物(5−50 nm)中典型的片层间距。类似地，研究发现聚合物的结晶比例也随着约束程度的增加而降低。因此，在这些情况下，在有吸引力的NP界面上形成的束聚层是关键的驱动因素。
2）由于厚度为δ的结合聚合物层的体积分数为(δ×SANP)/VPEO，这些结果显示，除了限制聚合物并降低其平衡熔点外，NPs还通过与其“不可逆地”结合而从结晶过程中“移除”一定比例的PEO。此外，结合结合层的形成减缓NP动力学的事实，研究人员强调了结合聚合物从结构和动力学的角度对结晶动力学都有重要影响。
3）这些结果与早先关于与纳米粒子紧密混合的非晶态聚合物的玻璃化转变温度的研究非常相似，在非晶态聚合物的玻璃化转变温度中，材料的性质是由结合层的形成所决定。
Andrew M. Jimenez, et al, Polymer Crystallization under Confinement by Well-Dispersed Nanoparticles, Macromolecules, 2020
DOI: 10.1021/acs.macromol.0c01479
https://dx.doi.org/10.1021/acs.macromol.0c01479
