【正文】 篇；在國(guó)內(nèi)核心期刊《高分子學(xué)報(bào)》等上發(fā)表研究論文 3篇；提交國(guó)際、國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議論文 8篇，其中一篇為國(guó)際會(huì)議特邀報(bào)告；為中國(guó)科學(xué)院研究生教學(xué)叢書《現(xiàn)代高分子物理學(xué)》撰寫第 13 章。 3. 實(shí)驗(yàn)上首次發(fā)現(xiàn)聚己內(nèi)酯（ PCL） /苯乙烯 丙烯氰共聚物（ SAN）混合物體系，徑向生長(zhǎng)的環(huán)帶球晶亮帶和暗帶隨時(shí)間變化的周期性規(guī)律。這些研究工作的主要?jiǎng)?chuàng)新 點(diǎn)是： 1. 理論上首次成功地預(yù)測(cè)了高分子混合體系最佳相容壓力（ POpti）的存在。另附該已結(jié)題項(xiàng)目《研究工作總結(jié)摘要》（ 300 字）及已發(fā)表主要相關(guān)論文首頁(yè)復(fù)印件（限三篇）。 2. 已具備的實(shí)驗(yàn)條件，尚缺少的實(shí)驗(yàn)條件和擬解決的途徑（包括利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和部門開放實(shí)驗(yàn)室的計(jì)劃與落實(shí)情況） 已具備的實(shí)驗(yàn)條件： 有十臺(tái) PC計(jì)算機(jī)二十個(gè) CPU可用于計(jì)算機(jī)模擬研究，剪切激光光散射儀，掃描和透射電子 顯微鏡， X射線廣角衍射和 X射線小角散射儀，面探測(cè)器 X 射線衍射儀，差熱掃描量熱儀，旋轉(zhuǎn)流變儀，毛細(xì)管流變儀，動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀， PLASTICORDER 塑料工作站 ，熱重分析儀，動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀，傅里葉變換紅外光譜儀，高溫十八角度激光光散射儀，電子萬能試驗(yàn)機(jī)，擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)，熔融指數(shù)儀， ANSYS有限元、 UG 和 Solid edge 等軟件；另外，課題負(fù)責(zé)人和主要參加者是高分子物理與化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室固定成員和 聚合物成型加工工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室固定成員，這二個(gè)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備本課題 組均可使用。 課題主要參加者吳淑芳副教授，分別獲得吉林大學(xué)數(shù)學(xué)系計(jì)算數(shù)學(xué)學(xué)士和碩士學(xué)位；自攻讀吉林工業(yè)大學(xué)塑性加工專業(yè)博士學(xué)位以來，一直致力于大變形有限元的數(shù)值分析和計(jì)算機(jī)模擬方面的研究工作，發(fā)表研究論文 10 余篇，在大變形有限元理論和數(shù)值計(jì)算方面較好基礎(chǔ)，在材料成型數(shù)值模擬中一些關(guān)鍵技術(shù)，如：網(wǎng)格自動(dòng)生成、網(wǎng)格自適應(yīng)重分等方面都有較深入的研究，親自研制了實(shí) 用的自適應(yīng)彈塑性成型數(shù)值模擬軟件，此軟件在本項(xiàng)目中可作為研究數(shù)值模擬軟件的雛形，只需在其中引入粘性、應(yīng)變率、速度等參數(shù)即可，近期主攻方向?yàn)椤熬酆衔锊牧系募庸こ尚偷挠?jì)算機(jī)模擬”。曾用 Monte Carlo 模擬技術(shù)研究了分子間的特殊相互作用、鏈結(jié)構(gòu)等對(duì)多組分聚合物相行為、形態(tài)、 界面結(jié)構(gòu)的影響，有數(shù)篇研究論文發(fā)表在本學(xué)科的國(guó)際核心期刊上。在理論上指出以聚合物基體自身的脆韌轉(zhuǎn)變溫度與測(cè)量溫度之差來衡量聚合物的脆韌轉(zhuǎn)變更具有普適性，并發(fā)現(xiàn)了與聚合物材料無關(guān)的脆韌轉(zhuǎn)變主曲線和聚合物混合體系脆韌轉(zhuǎn)變的溫度和基體層厚度等效性原理。 課題主要參加者姜偉研究員，多年來一直從事多相多組分聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、相轉(zhuǎn)變和宏觀性能的研究工作。首次提出并研究了“聚合物分散熔融機(jī)理”； 2) 研制出“多邊螺槽對(duì)流式螺桿”和“微米至納米復(fù)合材 料用擠出和吹塑機(jī)械”，已獲得和申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利 3 項(xiàng)，并已被應(yīng)用； 3) 成功制備熔體連續(xù)擠出自增強(qiáng)的聚烯烴（拉伸強(qiáng)度比普通制品提高 8 倍多）以及微米至納米復(fù)合材料，其中一篇論文被作為 J. Mater. Sci. Lett.雜志的封面論文發(fā)表。主持國(guó)家和廣東省自然科學(xué)基金、高校博士點(diǎn)專項(xiàng)科研基金、廣東省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目、廣東省教育廳“千百十工程”優(yōu)秀人才培養(yǎng)基金等項(xiàng)目，涉及流變學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、高分子材料以及計(jì)算機(jī)模擬與仿真和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等學(xué)科與新理論，實(shí)現(xiàn)了學(xué)科交叉，特色是以機(jī)理研究為基礎(chǔ)，促進(jìn)成型機(jī)械的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和新型高性能材料的制備。 課題主要參加者黃漢雄教授，多年來一直從事聚合物材料的機(jī)械設(shè)計(jì)與加工成型的理論和應(yīng)用的科研與教學(xué)工作。目前，又涉足多相聚合物體系形態(tài)生成與演變計(jì)算機(jī)模擬方面的研究工作，獲得了一些令人滿意的結(jié)果。 1998 年獲得國(guó)家杰出青年科學(xué)基金資助， 20xx年獲國(guó)務(wù)院政府特殊津貼， 20xx年吉林省第二批省管優(yōu)秀專家。在Macromolecules、 J. Chem. Langmuir 等國(guó)內(nèi)外著名期刊上共發(fā)表研究論文 70 余篇（其中 SCI 收錄國(guó)外核心期刊 42篇）；撰寫專論 2 章；提交國(guó)際、國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議論文40 余篇（邀請(qǐng)報(bào)告 5篇）。 每年平均發(fā)表高水平研究論文 1012篇，其中 Macromolecules、 J. Chem. Phys.、 J. Phys. Chem. B 和 Langmuir 等雜志發(fā)表的研究論文數(shù)不低于三分之一。 (3) 建立復(fù)雜物理環(huán)境下（高溫、高壓、高剪切和高粘度等），耦合化學(xué)反應(yīng)（聚合和降解反應(yīng)）的聚合物流體流動(dòng)行為計(jì)算機(jī)模擬方法；模擬反應(yīng)加工過程中，復(fù)雜流體的流動(dòng)行為對(duì)化學(xué)反應(yīng)類型（均聚、接枝、嵌段、交聯(lián)和降解反應(yīng)）、反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)參數(shù)和加工條件的定性與半定量依賴關(guān)系；確立優(yōu)化反應(yīng)加工過程中多相聚合物流體流動(dòng)行為的規(guī)律性；為擠出型反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和反應(yīng)加工制備的聚合物材料性能的提高提供科學(xué)依據(jù) 。 5. 預(yù)期研究成果 (1) 建立復(fù)雜外場(chǎng)條件下，聚合（均聚、接枝和嵌段共聚）和降解反應(yīng)的 Monte Carlo和分子動(dòng)力學(xué)模擬方法；模擬反應(yīng)加工過程中，化學(xué)反應(yīng)（聚合和降解反應(yīng)）的分子生成動(dòng)力學(xué)過程，闡明反應(yīng)加工過程中化學(xué)反應(yīng)機(jī)理；認(rèn)識(shí)反應(yīng)加工過程中化學(xué)反應(yīng)的分子動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)機(jī)理與通常聚合反應(yīng)的區(qū)別；提出控制反應(yīng)加工工程中化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律。 ? 完成模擬極限或特定加工條件（高溫和高拉伸速率等）下，拉伸和吹塑成型過程，建立無缺陷制品或制件與自身分子結(jié)構(gòu)和流變特性之間的規(guī)律性；對(duì)于反應(yīng)加工制備的聚合物材料，初步確定制品或制件無缺陷的極限加工條件（溫度和拉伸或吹塑速率極限等）及拉伸與吹塑成型產(chǎn)品合理的厚度分布。 ? 結(jié)合“剪切激光光散射儀”觀察準(zhǔn)反應(yīng)加工條件下，伴隨聚合和降解反應(yīng)發(fā)生的模型體系形態(tài)形成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和 04 課題組可視化在線檢測(cè)結(jié)果，完善計(jì)算機(jī)模擬方法，確立和發(fā)展伴隨聚合和降解反應(yīng)的 形態(tài)生成動(dòng)力學(xué)理論。 ? 觀測(cè)不同溫度和變形速率下，厚度分布情況及缺陷 點(diǎn)發(fā)生等，完善反應(yīng)加工方法制備的聚合物材料的本構(gòu)模型。模仿反應(yīng)加工條件，揭示不同化學(xué)反應(yīng)和物理環(huán)境對(duì)復(fù)雜流體流動(dòng)行為的影響規(guī)律。 ? 完成構(gòu)建復(fù)雜外場(chǎng)情況下，多相聚合物體系的形態(tài)形成理論模型；初步模擬反應(yīng)加工條件下，各種反應(yīng)類型、反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)參數(shù)及其外場(chǎng)條件對(duì)形態(tài)生成與演變的影響，嘗試給出控制介觀形態(tài)結(jié)構(gòu)的理論準(zhǔn)則。 ? 完成反應(yīng)加工制備的聚合物材料本構(gòu)方程的建立；應(yīng)用大變形有限元方法和其它數(shù)值分析方法，初步模擬不同溫度、不同拉伸或吹塑速率條件下，制件或制品各點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和厚度分布及變化，認(rèn)識(shí)導(dǎo)致缺陷發(fā)生的主要因素。 ? 完成建 立伴隨聚合和降解反應(yīng)的形態(tài)生成 理論模型；初步模擬不同類型聚合、降解反應(yīng)和不同反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)形態(tài)生成的影響，嘗試建立熔融擠出接枝或嵌段共聚反應(yīng)和降解反應(yīng)過程形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)控的規(guī)律性；嘗試建立“剪切激光光散射儀”在線觀察準(zhǔn)反應(yīng)加工條件下，多相聚合物體系形態(tài)結(jié)構(gòu)生成過程的實(shí)驗(yàn)方法。 ? 完成優(yōu)選型坯的起始溫度分布、厚度分布和加熱條件；綜合應(yīng)變硬化、應(yīng)變速率敏感、硬化指數(shù)及溫度的影響，在大變形情況下，初步確立聚合物材料的本構(gòu)模型。 ? 完成建立伴隨簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)的多相聚合物體系形態(tài)生成與演變的計(jì)算機(jī)模擬方法和基本程序；結(jié)合 GinzburgLandau方程，初步確 立伴隨聚合（均聚、接枝和嵌段共聚）和降解反應(yīng)的形態(tài)形 成 理論模型；進(jìn)行優(yōu)化數(shù)值離散方法篩選，編制計(jì)算程序與演示程序，嘗試給出多相聚合物體系形態(tài)生成與演變過程的模擬計(jì)算結(jié)果。 (3) 應(yīng)用大變形有限元數(shù)值模擬方法，引入應(yīng)變率、應(yīng)變硬化和聚合物粘塑性的影響，模擬快速拉伸和吹塑成型過程；理 論上，確立反應(yīng)加工方法制備的聚合物材料的最佳加工條件范圍和無缺陷的極限加工條件，實(shí)現(xiàn)拉伸和吹塑加工成型過程的控制。 創(chuàng)新之處： (1) 借助 Monte Carlo 和分子動(dòng)力學(xué)方法，模擬復(fù)雜物理?xiàng)l件下（ 高溫、高壓、高剪切和高粘度等），均聚與共聚反應(yīng)的分子鏈生成過程；闡明其分子動(dòng)力學(xué)過程和反應(yīng)機(jī)理，明確與通常條件下聚合反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)機(jī)理的區(qū)別；達(dá)到控制反應(yīng)加工過程中聚合反應(yīng)的目的。 3. 本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處 項(xiàng)目特色： 從微觀（分子水平）、介觀和宏觀全方位模擬聚合物反應(yīng)加工過程的化學(xué)反應(yīng)（均聚、共聚、交聯(lián)和降解反應(yīng)）分子動(dòng)力學(xué)過程和反應(yīng)機(jī)理、伴隨化學(xué)反應(yīng)的多相聚合物形態(tài)生成過程和動(dòng)力學(xué)機(jī)理、耦合化學(xué)反應(yīng)的聚合物流體流動(dòng)行為以及拉伸與吹塑成型過程。 ? 成型過程數(shù)值模擬普適性方法：針對(duì)模型體系實(shí)施上述研究方案 ,并實(shí)施進(jìn)一步優(yōu)化，給出聚合物材料拉伸和吹塑成型數(shù)值模擬的普適性模擬與仿真方法。 ? 本構(gòu)模型完善：借助雙向拉伸薄膜成型機(jī)及吹塑成型設(shè)備和總體工藝自動(dòng)監(jiān)控 系統(tǒng)、薄膜厚度自動(dòng)測(cè)量?jī)x，觀測(cè)溫度和變形速度不斷改變的狀態(tài)下，制品或制件厚度分布情況及缺陷點(diǎn) 發(fā)生等，并與借助大變形有限元方法模擬的結(jié)果相對(duì)照，驗(yàn)證和完善本構(gòu)模型。 ? 成型過程計(jì)算機(jī) 模擬與仿真：應(yīng)用大變形有限元方法和其它數(shù)值分析方法，計(jì)算機(jī)模擬不同溫度、不同拉伸或吹塑速率的成型過程；預(yù)示加載過程中，制件和制品各點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和厚度分布及變化，揭示導(dǎo)致缺陷發(fā)生的主要因素。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果（紅外測(cè)溫儀和薄膜厚度測(cè)量?jī)x）比較，完善上述理論模型，優(yōu)選型坯的起始溫度分布、厚度分布及其對(duì)應(yīng)的加熱條件。 ? 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與模型完善：與實(shí)驗(yàn)和理論研究結(jié)果進(jìn)行比較，完善耦合聚合、降解或交聯(lián)反應(yīng)的聚合物流體本構(gòu)模型，確立調(diào)控聚合物反應(yīng) 加工過程中流體流動(dòng)行為的方法。 ? 反應(yīng)加工過程模擬：結(jié)合反應(yīng)加工過程中聚合和降解反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)機(jī)理方面的研究結(jié)果，構(gòu)造復(fù)雜化學(xué)和物理?xiàng)l件下，聚合物流體本構(gòu)方程。 ? 耦合聚合、降解或交聯(lián)反應(yīng)：在上面研究的基礎(chǔ)上，把聚合（均聚、接枝和嵌段共聚等）降解或交聯(lián)反應(yīng)，用數(shù)學(xué)和物理的語言進(jìn)行表述，建立耦合聚合、降解或交聯(lián) 反應(yīng)的流體本構(gòu)方程。比較實(shí)驗(yàn)（包括 04 課題組可視化 在線檢測(cè)結(jié)果）與計(jì)算機(jī) 模擬與仿真結(jié)果，發(fā)展和完善伴隨聚合和降解反應(yīng)的 形態(tài)生成動(dòng)力學(xué)理論。模仿反應(yīng)加工條件，探索各種反應(yīng)類型、反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)參數(shù)及其外場(chǎng)條件對(duì)形態(tài)生成與演變的影響規(guī)律，提出和確立控制介觀形態(tài)結(jié)構(gòu)的理論預(yù)測(cè)準(zhǔn)則。 ? 影響規(guī)律：在對(duì)不同類型聚合與降解反應(yīng)和不同反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)體系的模擬基礎(chǔ)上，揭示上述因素對(duì)形態(tài)形成的影響規(guī)律，建立熔融擠出接枝或嵌段共聚反應(yīng)和降解反應(yīng)過程形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)控的理論預(yù)測(cè)規(guī)則。 ? 伴隨聚合和降解反應(yīng)：在伴隨簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的 形態(tài)生成與演變計(jì)算機(jī)程序的基礎(chǔ)上， 建立伴隨聚合（均聚、接枝和嵌段共聚）和降解反應(yīng)的形態(tài)形成 理論模型。 ? 控制方法：在有限的擠出聚合和擠出接枝或嵌段共聚及降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展復(fù)雜外場(chǎng)條件下，普適性熔融擠出接枝或嵌段聚合反應(yīng)與降解反應(yīng)及其擠出聚合反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，建立動(dòng)力學(xué)方程組，確定反應(yīng)的分子機(jī)理；建立反應(yīng)加工過程中，聚合和降解反應(yīng)的調(diào)控規(guī)律和方法。 ? 模擬方法：應(yīng)用 Monte Carlo 和分子動(dòng)力學(xué)方法，模擬功能性單體與聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯的接枝或嵌段共聚反應(yīng)及其自身降解反應(yīng)過程和 聚苯乙烯以及 苯乙烯與二烯烴嵌段共聚物 的分子鏈形成過程 。 B. 熔融擠出接枝或嵌段聚合和降解反應(yīng)：聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等與功能化單體生成的接枝或嵌段共聚物 （ 0 03 課題研究的體系） 。 (3) 實(shí)驗(yàn)方法： ? 剪切激光光散射儀（自行研制）； ? 掃描和透射電子顯微鏡； ? X射線廣角衍射和 X射線小角散射儀； ? MEISSNER 拉伸流變儀、旋轉(zhuǎn)流變儀、毛細(xì)管流變儀和動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀； ? 紅外測(cè)溫儀和差熱掃描量熱儀； ? 電子拉伸測(cè)試儀和氣體透過率測(cè)定儀； ? 折射儀和霧度儀。 2. 擬采 取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析 研究方法： (1) 理論方法： ? 聚合和降解反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)理論和聚合反應(yīng)統(tǒng)計(jì)理論； ? 自洽場(chǎng)理論； ? 流體力學(xué)、固體力學(xué)理論和數(shù)值彈塑性力學(xué)理論； ? 大變形有限元理論和數(shù)值分析理論。 (4) 建立復(fù)雜化學(xué)與物理?xiàng)l件下，耦合聚合（均聚、接枝和嵌段共聚、交聯(lián)等）和降解反應(yīng)的聚合物流體本構(gòu)模型；離散耦合化學(xué)的聚合物流體本構(gòu)方程，確立最優(yōu)數(shù)值模擬方法；發(fā)現(xiàn)復(fù)雜外場(chǎng)條件和聚合反應(yīng)類型對(duì)聚合物流體流動(dòng)行為影響規(guī)律。 (2) 建立復(fù)雜外場(chǎng)條件下，伴隨聚合反應(yīng)（均聚、共聚和降解反應(yīng)等）的形態(tài)生成與演變的數(shù)理模型；離散聚合或降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程與含時(shí) GinzburgLandau 方程組成的方程組，確立最優(yōu)數(shù)值模擬方法；揭示聚合反應(yīng)對(duì)形態(tài)演變與形成的影響規(guī)律。 ? 綜合實(shí)驗(yàn)、理論和計(jì)算機(jī)模擬等三方面的研究結(jié)果，建立普適性的高溫、高速成型狀態(tài)下聚合物的粘彈塑性本構(gòu)方程，研制聚合物材料拉伸和吹塑成型的計(jì)算機(jī)模擬軟件系統(tǒng)，優(yōu)化高溫、大應(yīng)變率條件下聚合物材料拉伸和吹塑 成型的工藝條件。 ? 將加工條件和材料本構(gòu)方程代入大變形有限元程序，進(jìn)行模擬運(yùn)算，得到可視化的拉伸和吹塑運(yùn)算結(jié)果（應(yīng)力分布、應(yīng)變分布、 厚度分布、缺陷點(diǎn)位置）。 (4) 拉伸與吹 塑成型過程的計(jì)算機(jī)模擬與仿真 ? 建立制件或制品厚度分布和性能與型坯起始溫度分布之間關(guān)系的模型，根據(jù)所需的制件或制品性能和厚度分布，優(yōu)選型坯起始溫度分布及對(duì)應(yīng)的加熱條件。 ? 與在線觀測(cè)和化學(xué)流變學(xué)研究結(jié)果進(jìn)行比較，完善已建立的耦合化學(xué)反應(yīng)的流體力學(xué)模型、本構(gòu)方程及其復(fù)雜化學(xué)與物理?xiàng)l件下聚合物流體流動(dòng)過程的計(jì)算機(jī)模擬方法。 ?