同步辐射硬X射线散射表征高分子材料：原位装置的研制和应用

赵景云; 昱万程; 陈威; 陈鑫; 盛俊芳; 李良彬

doi:10.11777/j.issn1000-3304.2021.21111

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同步辐射硬X射线散射表征高分子材料：原位装置的研制和应用

综述 (高分子表征技术专题) | 更新时间：2023-05-22

- 同步辐射硬X射线散射表征高分子材料：原位装置的研制和应用
- Characterization of Polymer Materials by Synchrotron Radiation Hard X-ray Scattering Technology: The Development and Application of in situ Instruments
- 高分子学报 2021年52卷第12期页码：1632-1646
- 作者机构：
  
  1.中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽省先进功能高分子薄膜工程实验室中国科学院软物质化学重点实验室合肥 230026
  2.西南科技大学核废料处理与环境安全国家协同创新中心绵阳 621010
- 作者简介：
  
  [ "昱万程，男，1990年生. 2010年本科毕业于天津工业大学轻化工程专业，2015年博士毕业于中国科学技术大学高分子科学与工程系. 2015~2017年和2017~2020年分别在中国科学技术大学高分子科学与工程系，北京航空航天大学物理系从事博士后研究. 2020年9月至今，任中国科学技术大学国家同步辐射实验室特任副研究员. 主要从事利用同步辐射X射线散射技术结合原位装置在线研究高分子材料加工过程中的多尺度结构演变，同步辐射X射线散射数据高通量处理方法的开发和应用." ]
  [ "李良彬，男，1972年生. 1994年本科毕业于四川师范大学近代物理专业，2000年博士毕业于四川大学高分子材料科学与工程系. 2000~2004年在荷兰国家原子分子物理研究所和Delft科技大学从事博士后研究，2004~2006年在荷兰联合利华食品与健康研究所担任研究员. 2006年至今，任中国科学技术大学国家同步辐射实验室研究员，兼任化学与材料科学学院高分子科学与工程系教授、博士生导师. 2013年获国家杰出青年基金资助. 担任《Macromolecules》副主编，《Polymer Crystallization》《Chinese Journal of Polymer Science》《Journal of Polymer Science》和《高分子材料科学与工程》编委. 主要从事同步辐射时间空间能量分辨技术、原位研究方法和高分子材料加工-结构-性能关系方面的研究." ]
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(基金号 2018YFB0704200);国家自然科学基金(基金号 ┣51890872);52003262┫
- DOI：10.11777/j.issn1000-3304.2021.21111
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2021-12-20，
  
  网络出版日期：2021-08-20，
  
  收稿日期：2021-04-19，
  
  修回日期：2021-05-21，
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赵景云,昱万程,陈威等.同步辐射硬X射线散射表征高分子材料：原位装置的研制和应用[J].高分子学报,2021,52(12):1632-1646.

Zhao Jing-yun,Yu Wan-cheng,Chen Wei,et al.Characterization of Polymer Materials by Synchrotron Radiation Hard X-ray Scattering Technology: The Development and Application of in situ Instruments[J].ACTA POLYMERICA SINICA,2021,52(12):1632-1646.
赵景云,昱万程,陈威等.同步辐射硬X射线散射表征高分子材料：原位装置的研制和应用[J].高分子学报,2021,52(12):1632-1646. DOI： 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21111.

Zhao Jing-yun,Yu Wan-cheng,Chen Wei,et al.Characterization of Polymer Materials by Synchrotron Radiation Hard X-ray Scattering Technology: The Development and Application of in situ Instruments[J].ACTA POLYMERICA SINICA,2021,52(12):1632-1646. DOI： 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21111.

摘要

同步辐射硬X射线散射技术是表征高分子材料晶体结构和其他有序结构的有力手段. 高时空分辨的现代同步辐射光源具备强大的实时、原位、动态和无损表征能力，在高分子材料加工和服役过程中远离平衡态的多尺度结构演变研究方面有着巨大优势. 为了充分发挥这一优势，合理设计同步辐射原位研究装置，实现原位实验过程中的样品环境控制十分关键. 本文通过结合具体的研究案例，首先介绍同步辐射原位实验的设计、原位研究装置的研制、操作技巧和数据处理等整个在线实验流程，帮助读者建立对同步辐射原位实验的基本认识. 最后，选择了若干具有代表性的高分子材料体系和样品环境，简要概述同步辐射硬X射线散射技术在表征复杂加工外场作用下高分子材料多尺度结构演变方面的应用，帮助读者加深对同步辐射原位研究装置及相关实验过程的理解，以期引发读者的思考，积极拓展同步辐射硬X射线散射技术在高分子材料表征中的应用.

Abstract

The synchrotron radiation hard X-ray scattering technology is a powerful tool to characterize the crystalline and other ordered structures of polymer materials. For the high temporal and spatial resolutions

modern synchrotron radiation light sources own the powerful capability of real-time

in situ

dynamic and non-destructive characterization. Thus

it gives the synchrotron radiation hard X-ray scattering technology a huge advantage for the study of structural evolutions far away from the equilibrium during the processing and service of polymer materials. To give full play to this advantage

the reasonable design of

in situ

instruments and the control of sample environments during the

in situ

synchrotron radiation experiments are critical. In this review

we first introduce the whole procedures of

in situ

experiments through a specific research case

including the design of

in situ

synchrotron radiation experiments

the development of

in situ

instruments

operation skills and data processing. We hope that the detailed introduction can help the audiences establish a fundamental cognition of the

in situ

synchrotron radiation experiments. Finally

we select several representative polymer material systems and the corresponding sample environments

and briefly overview the applications of the synchrotron radiation hard X-ray scattering technology in studying the multi-scale structural evolutions of these polymers under complex processing fields. We believe that these applications would inspire the audiences to think and deepen their understanding on the synchrotron radiation

in situ

experiments by using

in situ

instruments. Undoubtedly

it is beneficial to further expand the applications of the synchrotron radiation hard X-ray scattering technology on the characterization of polymer materials.

关键词

同步辐射硬X射线散射技术同步辐射原位研究装置高分子材料加工多尺度结构演变

Keywords

Synchrotron radiation hard X-ray scattering technologyIn situ instrumentsProcessing of polymer materialsMulti-scale structural evolutions

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