文章重要内容

       中国科学院化学研究所刘国明研究员团队开发了一种基于区域二分法的结晶高分子纤维衍射自动化指标化程序，该程序以Python为基础，采用二分递进算法，实现了对正交晶系与单斜晶系聚合物纤维衍射图案的快速、准确指标化。经聚乙烯(PE)、等规聚丙烯(iPP)、聚(丁二酸丁二醇酯)(PBS)等多种聚合物验证，程序均可在秒级时间内完成计算，并得出正确晶胞参数组合，表现出高准确性与良好的实用性。

文章背景

       聚合物晶体结构解析是理解其物理性能、指导材料应用的关键步骤，而指标化——即从衍射图案中确定晶胞参数与晶面指数——是解析过程中的核心难点。传统高分子晶体指标化多依赖人工试错，耗时耗力且依赖经验。现有小分子晶体指标化软件因高分子结晶的特殊性(如低结晶度、小晶粒、高无序性)难以直接适用，因此开发专用高分子指标化工具具有重要意义。

文章概述

近日，中国科学院化学研究所刘国明研究员团队基于Python语言开发了一套适用于聚合物纤维衍射的自动化指标化程序。该程序以二分递进法为核心算法，通过划分参数空间、参数空间与实验数据的匹配与筛选，以及参数空间的二分递进，实现了对正交与单斜晶系的快速指标化。程序支持从纤维衍射图中提取的衍射点衍射角度输入，可自动计算并输出候选晶胞参数及其对应的衍射指标。

为验证程序性能，研究团队制备了高取向的PE、iPP和PBS单轴拉伸样品，并进行X射线纤维衍射实验。程序在数秒至十数秒内即完成了各体系的指标化，所得晶胞参数与文献值高度吻合，且能同时提供多个可能的晶胞参数组合，为后续结构解析提供充分候选信息。

该程序不仅显著提升了聚合物晶体指标化的效率与准确性，也为高分子晶体学工具箱增添了重要工具，推动了聚合物结构解析向自动化、智能化方向发展。

研究意义

该工作首次将二分递进法系统应用于聚合物纤维衍射指标化，克服了传统方法依赖人工、效率低下的问题。程序运行稳定高效，适用于常规实验室环境，有望成为高分子晶体学研究中的标准工具之一，助力新材料的晶体结构解析与结晶行为研究。

本文为“明日之星专栏”特约稿件，发表在《高分子学报》2026年第3期。论文第一作者为胡文贤，通信联系人为刘国明研究员。

引用本文

胡文贤, 马天怡, 刘国明. 基于区域二分法的结晶高分子纤维衍射指标化程序. 高分子学报, 2026, 57(3), 609-620.Hu, W. X.; Ma, T. Y.; Liu, G. M. Indexing program for crystalline polymer fiber patterns based on dichotomy method. Acta Polymerica Sinica (in Chinese), 2026, 57(3), 609-620.DOI：10.11777/j.issn1000-3304.2025.25264