聚合物是由长而重复的分子链构成的材料，正是这些分子链之间的相互作用决定了聚合物的大部分物理化学性质。根据20世纪30年代对聚合物的这种直观理解，作用在聚合物上的外力主要被认为是破坏性的。例如，拉伸聚合物可以解开或打破它的一些组成链，削弱整体材料。
然而，在过去的几十年里，科学家们一次又一次地证明，外力可以对聚合物产生建设性的影响。机械力和流场，如果适当地加以利用，可以通过改变某些聚合物的相、光学性质和结晶度来赋予它们新的功能。尽管在这个被称为机械化学的领域取得了实质性的进展，但对于外力如何影响聚合物在外力作用下的生长行为，人们知之甚少。
由日本东京工业大学的Atsushi Shishido教授领导的一个研究小组开始阐明这一主题。在2024年7月29日发表在《大分子》杂志上的一项研究中，他们研究了动态紫外照明诱导的流场如何影响光聚合过程，展示了一种有趣且通用的控制聚合物合成的技术。
所讨论的光聚合反应涉及作为单体的M6BACP(最终聚合物的构建块)和作为光引发剂的Irgacure 651。最后一种化合物吸收紫外线并分解成活性自由基，与单体相互作用并使它们连接在一起。但与典型的光聚合过程不同，在这种过程中，整个溶液都被紫外线均匀照射，研究人员将紫外线照射通过一个缓慢移动的狭缝。
有趣的是，这个简单的策略对聚合物产生了深远的影响，研究人员通过各种比较实验证明了这一点。“与静态均匀光聚合相比，扫描紫外光聚合显示出高分子量聚合物，所需暴露剂量减少了90%，”Shishido强调说。
研究人员推测，紫外光诱导分子流动有两个显著的效果。一方面，它使生长中的聚合物向未照射区域轻微扩散，因为那里的浓度较低。这使得它们随着自由基的出现而不断增长。
另一方面，自由基和单体也扩散，前者供给未辐照区，后者供给受辐照区。由于这种相互扩散，在辐照区域，自由基对单体的浓度趋于降低，从而使终止反应发生的可能性最小化，并限制了聚合物链的长度。
总的来说，这项研究不仅为光聚合反应提供了重要的见解，而且还展示了一种改进现有工业工艺和聚合物材料的便捷方法。
“开发的方法通过在照射光中添加运动的简单程序显着提高了聚合效率，而不改变现有的化合物或反应系统。这可以降低用于各种工业应用的光聚合的能源成本，并有望应用于聚合物合成的制造过程和基础技术，”Shishido解释说。
值得注意的是，所观察到的优势不仅适用于M6BACP，也适用于各种商品聚合物，如丙烯酸酯。这些发现可以为更可持续的方式制造更好的聚合物铺平道路。
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希望本篇文章《研究人员揭示了提升光聚合效率的方法》能对你有所帮助！
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