PDF《三嵌段共聚物 ！＂#！ 中自由体积行为的温度及 $ %》

三嵌段共聚物 ! #! 中自由体积行为的温度及 $ % 辐照时间依赖性的研究! 蒋中英!) ) 郁伟中#) 夏元复!) $ !) (南京大学物理系, 南京 !%%&

#) ) (伊犁师范学院物理系, 伊宁 '

#(%%%) #) (清华大学物理系, 北京 !%%%'

)) ( %%) 年!! 月!% 日收到) 利用正电子湮没寿命谱实验手段研究了 *+ 放射源的 ,- 自辐射对三嵌段共聚物 .

/0. 的正电子湮没参数的 影响, 而后结合 /12345 的经典模型, 研究了 ./0. 的自由体积孔尺寸和自由体积分数随着温度的变化关系, 给出了 自由体积分数在 !6 以上和在 !6 以下各自区域内分别与温度呈线性关系, 最后结合 78118+9:;

,33? (7) 自 由体积理论和 /12345 的经典模型讨论了热膨胀系数和自由体积分数中的 常数@ 关键词:正电子湮没技术,嵌段共聚物,自辐射,热膨胀 &

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A%0,#B!%C,B)A%D ! 国家自然科学基金重点项目 (批准号 资助的课题@ $ /;

9+81: E:8+F=G4@ ,24@ H= !I 引言正电子湮没谱学技术已经广泛深入地被应用于 金属及其合金材料的缺陷研究 [!―)] , 而近 % 年来, 该技术应用于半导体材料, 聚合物材料及纳米材料 等的缺陷或孔大小的研究 [( J '

] 也得到快速发展@ 三 嵌段共聚物聚苯乙烯;

聚乙烯K聚丁稀;

聚苯乙烯 (./0.) 是一种多用途的新型热塑性弹性体@ 郁等 [&

] 利用了正电子湮没寿命谱方法研究了不同溶剂对 ./0. 的自由体积孔的大小和浓度的影响@ 在本实验 中, 主要研究的是 ./0. 的L;

D: 湮没寿命、 强度及自 由体积孔半径随着温度的变化, 并讨论了 ,- 辐射时 间对正电子湮没参数的影响@ I 正电子素 L;

D: 的D8HM;

LNN 湮没机理 及其湮没参数对自由体积的表征 聚合物的物性和它的自由体积有直接的关系, 因此研究及发展自由体积理论和测量手段显得非常 重要, 但是自由体积的尺寸通常很小 ( O !=9 量级) , 又是处于材料的内部, 所以要对其中自由体积大小、 分布等参数进行精细测量是非常困难的@ 近年来发 展了光致色谱法 (5ELPLHE3L9+P8H :5,HP3L:HL5?) 、 荧光 光谱法 (N14L3,:H,=P :5,HP3L:HL5?) 和小角度 Q 射线衍射 等技术用于测量自由体积, 但这些技术都各有其局 限性@如光致色谱法需在样品中注入示踪原子, 从而 有可能改变样品中的原子排列和自由体积的特性;

小角度 Q 射线衍射只能探测到 !―!%=9 尺度范围的 密度涨落, 对于探测尺寸小于 !=9 的自由体积无能 为力@ 从03+=2P 等人用 ,- 寿命谱技术研究聚四氟乙 烯(DR>

/) 时发现其中的最长寿命分量随着温度升 高而增加的现象 [!%] 后, 人们在为了揭示 L;

D: 的D8HM;

LNN 湮没机理的过程中对自由体积与 L;

D: 湮没参数 之间的关系进行了大量细致地研究工作 [!!―!'

] , 目前 ,- 谱学是研究原子尺寸自由体积参数的唯一灵敏 的方法 [!&

, %] @ R+L [! ] , /12345 [!!] 提出的 L;

D: 的D8HM;

LNN 湮没机 理的经典模型给出了最长寿命与孔的定量关系@ 其 经典模型假定: !) 物质中的 孔 半径为 # 的球形;

) D: 被视为点粒子, 且只能在自由体积中形成;

#) 对D:, 孔 为无限深的势阱: $ (%)S T % U #% { , (!) 第() 卷第A期 %%( 年A月K %%(K() (%A) K#)#);

%( 物理学报VWRV DXY.ZWV .Z*ZWV [L1@(), *L@A, \41?, %%( ! # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # %%( WE8=@DE?:@ .LH@ 其中 [%!, %%] 为拟合得到 的势阱内壁的 *+ 层厚度, 利用量子力学薛定谔方程, 得出 -. 的-/012344 湮没率!-. 与自由体积半径 ! 的半经验关系式 !-. % -.