聚合物熔融共混插层纳米复合材料热力学、机理及实验印证

magic_kok

关于聚合物熔融共混插层纳米复合材料的热力学驱动力（见下面第二个引帖）以及相应动力学机理（见下述第三个引帖），已进行了逻辑自恰的表述，但科学还需要实验事实的印证（见下面第一个引帖）。推荐一篇论文 。
实验的基本功能是在精确控制条件下向大自然提问的特殊装置，精确才能保证可重复性即所谓客观性，控制条件才能得到明确的回答即逻辑一致性，至于控制何种条件取决于你心中对自然的理解或猜测（水平高低全在于此）。总之你心中要有某种粗浅的认识（可称为观念），实验结果才具备起码的可解释性（就这一点而言科学带有建构自然的某些特点，正如爱因斯坦所言，科学理论并不是对积累的实验现象简单归纳综合、直接抽象升华的产物，而是人类猜测大自然规则奥秘的发明），至于你的解释是否合理，首先要看它是否与现有已被接受的科学体系逻辑上相容，如相容你就丰富了现有的科学体系（如分子运动统计理论），如不相容可试着在现有科学体系中增加一个不矛盾的独立假设，尽量不破坏其逻辑结构，将你的解释包容在内（如光的电磁场理论），如还不行，则要对现有科学体系进行改造，包括基本假设和逻辑结构，形成一个新的体系，新体系要比现有体系假设更少，完全包含现有体系，指出现有体系的适用界限，提供更广泛的解释，并预测新现象（如相对论和量子理论）。 科学发现之旅的基石是精确控制条件下的实验，精确控制条件意味着结果的可比性，才能谈到基本的客观性和逻辑一致性。而对照实验是其基本要素，影响因素众多的医药学中的“双盲对照实验”已经成为一个准则。
现将目前为止积累的实验事实简明归纳如下，即可一目了然，毕竟事实胜于雄辩。下述体系中涉及的有机蒙脱土都是十八烷基季铵盐插层的市售有机土。
体系       PA6/有机土   PS/有机土     PE/有机土         基体       PA6         PS         PE 分子量（万）   2-3         约20       50 链柔顺性     小（硬）     中           大（软）极性       强         中偏弱       弱层间距（实验） 大         中偏小       小 焓驱动预测   大         中偏小       小熵回弹预测   小         中偏大       大           
这个问题有点绕嘴。文字上不太能精炼表述。我给你几个关键点，看你悟性如何。首先说到热力学，只关注起点和终点的结果，与过程无关。起点是片状堆积的蒙脱土片和熔体中缠结在一起的无规线团高分子链；终点是部分解缠结高分子链受限在蒙脱土片层间（层间距同时增大），大部分仍然保持缠结在一起的无规线团高分子链。那么缠结在一起的无规线团高分子链有何动力钻到狭缝中去，一定是片层表面与高分子链间有一个吸附作用（放热），这就是焓驱动。你非要说，这之后高分子链不堪忍受狭缝中生存，要在狭缝中撑开片层回复到无规线团高分子链，那它首先要解吸附，补偿进去时的焓变（记住热是耗散的）。而且我会问，它起点就是无规线团高分子链，它完全可以不进去。所以说熵驱动是没有道理的。至于设备提供的强剪切只是个动力学因素，我同意你这个帖子的观点（与你上个帖子强调设备的强剪切有点矛盾吧），所以要把重点放在配方上，而不是依赖设备。
热力学只管起点和终点的结果，不管中间过程，更不涉及机理的任何细节。我愿意发挥想象力，猜测一下具体机理细节：在剪切应力作用下，高分子链无规线团沿应力方向取向，无规线团被拉伸变扁，同时蒙脱土片也沿应力方向取向。一旦高分子链遇到片层间狭缝，在狭缝壁吸附拉力和高分子链扩散以及应力场的推力下，就象赶蛇入管（洞）一样，高分子链逐个链段（蛇是逐节）蠕动进狭缝（同时狭缝被撑大），最终吸附固定在狭缝壁上而逐渐伸直，片层就象夹板一样固定住在狭缝中努力蠕动挣扎试图逃脱的高分子链，两者达到平衡后，你测一下狭缝大小得到层间距。这样你就抓住一条蛇，当然可能有好几条蛇进入一条狭缝。从中你可以看出剪切应力在其中所起的推动作用，但焓驱动才是热力学上的决定因素。作一个计算机模拟（MD、MC），可印证我所言不虚。