超过2/3的商业高分子（如聚烯烃、聚酯、聚酰胺等）是半结晶的，理解加工过程中的高分子结晶长期以来一直是学术界和工业界的热门话题。由于高分子材料加工的本质是耦合外场下的多尺度结构形成和演变。因此，高分子加工的高通量实验技术主要涉及高时间分辨表征、多尺度表征和多加工参数控制。然而，实际存在以下几点挑战。首先，实际高分子加工涉及复杂的耦合加工场（流动、温度和压力场），这些外场共同决定了结晶动力学和形貌；其次，结晶在加工过程中快速进行，通常在几秒钟内，使得实时追踪结构演化变得困难；第三，结晶的尺度从几十纳米到数百微米不等。因此，通过高通量同步辐射X射线（SRXS）实验技术表征高分子加工过程中的高分子结晶，原位SAXS/WAXD研究温度、流场和压力耦合外场下高分子加工过程中的晶体取向、晶体结构参数（如，长周期、晶体厚度和晶格行间距）和晶型转变等结构信息。深入理解高分子结晶的本质，以加速高分子产品的开发和应用。

图1. 高通量SRXS实验技术表征高分子加工过程中的结晶特征示意图。

在高分子加工过程中，半结晶高分子通常会从熔融态转变为固态，其中分子链在外场作用下重新排列形成各种晶体结构/形态。该结晶过程被认为是非平衡热力学过程。温度、流场和压力是重要的耦合加工外场影响因素。为了弄清楚加工外场在高分子结晶中的个体作用，设计了一系列实验室和中试水平实验模型化装置，以配合高通量SRXS实验技术表征晶体结构形成和演变。研究结果表明温度、流动和压力的耦合场通过协同和相互作用影响高分子结晶。压力作用于分子链的弛豫时间，流场影响分子链的取向，温度促进分子链的运动。最佳耦合场调节高分子结晶过程，以获得所需的晶体结构和性能。

图2. 定制化设计的温度-剪切-压力模型化实验装置示意图。

在实际的高分子加工中，复杂的外场对晶体结构起着重要的作用，并进一步决定了产品的最终性能。与模型化装置的外场系统相比，高分子在实际加工过程中经历了更极端、更复杂的外场，使理解晶体结晶及其演化更具挑战性。高通量SRXS实验技术研究高分子在实际加工过程中结构演化具有以下优势：高时间分辨表征高分子加工过程中瞬态结构演化；单次实验可以获得多尺度结构信息；单次实验可以控制多个加工参数。此外，高分子加工过程中外场的变化与高通量SRXS测量条件精确匹配；原位高通量SRXS表征需要开发特殊的样品池和测量装置解决样品泄漏和测量窗口材料选择等问题；高分子加工装置和SRXS装置的安装空间规划和布局要求。因此，设计了一系列工业级实验装置来配合高通量SRXS表征。

图3. 工业级注塑机结合高通量SRXS表征聚乙烯注塑成型中的结构演变示意图。