本课题用光学显微镜(OM)、原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)等方法研究了聚乙烯超薄膜在退火过程中形态结构的演变。研究表明将取向的聚乙烯超薄膜在熔点附近退火处理时,由于不能生成各向同性的熔体,形成大量具有局部取向的区域,使得薄膜结晶形貌完全不同于从各向同性熔体中形成的微观形貌。在冷却过程中这些局部有序区域迅速结晶形成树枝状晶体。树枝状晶体是由两个不对称生长的部分组成,即一边呈现有序排列的片晶组,显示较高的结晶度;而另一边呈现相互交织的绳索状的形貌,结晶度较低。此外,在有序排列的片晶组中可以看到不同的结晶形态,例如在一些有序排列的片晶组中出现片晶扭转的现象,即和基面法线有一定倾斜角度的晶体与edge-on片晶交替排布,扭转周期不恒定。另外,当两组片晶从相反的方向互相靠近时,在晶体发展的末端也会出现局部的片晶扭转。推测可能的原因是,片晶从edge-on取向转变为flat-on取向,以便吸收更多的熔体来保持晶体生长。通过TEM的结果我们发现,树枝状内部晶体的生长方向沿着b轴。同样的热处理条件下,PE超薄膜在疏水硅基底上发生了片晶增厚现象,而没有链段的重排再结晶过程,我们推测PE链段和具有疏水性质的基底界面作用较强,从而影响了其分子链段松弛程度。利用AFM和OM观察结晶温度对PE超薄膜形态结构的影响,随着结晶温度的增加,形成独立的结晶微区之间的间隔逐渐增大。就每个结晶微区的形态而言,其不对称的特征没有改变。对于有序度高的一侧,斜躺晶体的排布越来越紧密。探究了取向薄膜的松弛过程,通过提高退火温度和延长退火时间得到的形态变化推测出在解取向过程中,取向的PE薄膜中分子链由原来的高度取向,过渡到局部取向的中间状态,最后形成各向同性的熔体。