Conflicting Effects of Extreme Nanoconfinement on the Translational and Segmental Motion of Entangled Polymers
将聚合物物理限制在纳米级孔中会导致其动力学发生显着变化。虽然不同的结果限制聚合物的动力学上的效果已经报道，在聚合物的链段流动性的变化通常与它们的链流动性的变化，由于单体的弛豫时间增加。在这项研究中，我们表明，限制在无序包装的纳米粒子的聚合物的平移和链段动力学可以表现出完全相反的行为。我们监测纠缠的聚苯乙烯（PS）在无序包装的二氧化硅纳米粒子（NPs）的7和27 nm直径的毛细管上升动力学。根据Lucas-Washburn方程推导出的27 nm $SiO_2$ NP填充的PS的有效粘度明显小于体相粘度，并且由于限制而导致的平移运动的降低程度随着PS的分子量增加而增加，对于分子量为4 M g/mol的PS，降低达到4个数量级。然而，在27 nm $SiO_2$ NPs的包装中缠结PS的玻璃化转变温度增加了45 K，表明节段运动的显著减慢。有趣的是，将聚合物限制在由7 nm $SiO_2$ NP制成的填充物中导致与分子量无关的有效粘度。PS在7 nm $SiO_2$ NP填料中的链段动力学甚至进一步减慢，如玻璃化转变温度增加65 K所证明的。这些看似不同的效果解释了微观reptation控制的平移运动和物理约束下的极端nanofinition影响的节段动力学的运输。
2022-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A molecular perspective on the yield and flow of polymer glasses: The role of enhanced segmental dynamics during active deformation
University of Wisconsin – Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本章从分子视角探讨聚合物玻璃力学响应，关注主动变形中链段动力学变化对力学性能的影响，为理解其变形特征提供了依据。
2026-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structure, Dynamics and Hydrogen Transport in Amorphous Polymers: An Analysis of the Interplay Between Free Volume Element Distribution and Local Segmental Dynamics from Molecular Dynamics Simulations
本研究通过全原子分子动力学模拟探究三种不同柔韧性聚合物的链动力学与自由体积元的关联，揭示了温度、链柔韧性对自由体积元分布及氢输运的调控机制。
2023-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Generalized Entropy Theory Investigation of the Relatively High Segmental Fragility of Many Glass-Forming Polymers
本文利用广义熵理论（GET）揭示了聚合物玻璃形成液体链段脆性较高的原因，发现其源于较大的堆积挫败，并建立了脆性与构型熵比的非线性关系及动态链段弛豫时间模型。
2024-12-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Density and conformation with relaxed substrate, bulk, and interface electrophoretic deposition of polymer chains
本文用Monte Carlo方法模拟了三维离散晶格上不同链段（扭结-跳跃$K$、曲柄-轴$C$、爬行$R$）动力学的高分子链的弛豫密度分布和构象特征。三个不同的密度制度，基板，散装，和接口，被确定。与$KC$节段动力学，我们发现，衬底覆盖率增长的幂律，$d_s \propto t^γ$与场依赖的非普适指数$γ= 0.23 + 0.7 E$。在低场区，体相体积分数$d_b$和基底聚合物密度（$d_s$）随场（$d_b \propto E^{0.4}$，$d_s \propto E^{0.2}$）呈指数增加。界面聚合物密度$d_f$随着分子量的增加而增加。随着$KCR$的分段动力学，体积和基板密度随温度在高温下线性下降。发现体积分数随分子量$d_b \propto L_c^{-0.11}$衰减。回转半径在所有密度区域保持高斯分布。
2006-06-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fluorescence Correlation Spectroscopy analysis of segmental dynamics in Actin filaments
我们采用荧光相关光谱（FCS）的形式主义的半柔性聚合物的动力学的研究，并推导出FCS的关联函数的聚合物链段的纵向和横向均方位移的表达式。我们使用推导出的表达式来测量动态的肌动蛋白丝在两个实验情况下：丝标记在不同的位置和均匀标记的丝。这两种方法给出了一致的结果，并允许测量的时间依赖性的节段性均方位移（MSD）超过近五十年的时间，从~0.04ms到2s。这些非侵入性的测量允许详细的定量比较的实验数据的半柔性聚合物动力学的当前理论。良好的定量协议之间的实验结果和理论明确占聚合物链段之间的流体动力学相互作用。
2006-03-12 cond-mat.soft
Modeling the Relaxation of Polymer Glasses under Shear and Elongational Loads
玻璃态聚合物表现出应变硬化：在恒定的拉伸载荷下，它们的流动首先加速，然后停止。最近的实验在这样的负荷下发现，这是伴随着一个惊人的下降的节段松弛时间。这可以解释为一个最小的不可因式分解的模型相结合的流动引起的玻璃熔化的应变聚合物所携带的应力的积累。在该模型中，节段运动的液化允许产生聚合物承载应力的强流动，从而减慢足以使节段（或溶剂）模式再玻璃化的变形。在这里，我们提出了新的结果，相应的行为下阶跃应力剪切载荷，非常相似的物理适用。为了解释在拉伸情况下的卸载行为，需要引入一个褶皱因子来描述节段有序性的快速丧失。我们在这里讨论更详细的物理，我们认为这涉及非熵贡献的聚合物应力，这可能会导致剪切和伸长率之间的一些重要差异。我们还讨论了一些基本的和可能测试的问题，在玻璃化聚合物的熵弹性的物理意义。最后，我们提出了新的结果，启动稳定的剪切流，解决瞬态剪切带的可能作用。
2012-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Simple Model for the Deformation-Induced Relaxation of Glassy Polymers
玻璃态聚合物表现出应变硬化：在恒定的拉伸载荷下，它们的流动首先加速，然后停止。最近的实验发现，这是伴随着一个惊人的和无法解释的下降段的弛豫时间。在这里，我们解释这样的行为相结合的极小模型的流动引起的液化的玻璃，与应变聚合物所携带的应力的描述，创建一个不可分解的相互作用之间的老化和应变引起的复兴。在恒定载荷下，分段运动的液化允许产生聚合物承载应力的强烈流动。这减慢了变形，足以使节段模式再玻璃化，从而导致应变硬化。
2011-10-18 cond-mat.soft
Segmental Dynamics in the Strain-hardening Regime for Poly(methyl methacrylate) Glasses with and without Melt-stretching
University of Wisconsin – Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本研究通过光漂白技术测量有无熔融拉伸的PMMA玻璃在应变硬化区的链段动力学，发现熔融拉伸的PMMA应变硬化更显著、链段动力学快约15%，未拉伸PMMA深应变硬化区链段动力学加速最高达40%，结果与模拟一致。
2026-08-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Segmental relaxation in semicrystalline polymers: a mean field model for the distribution of relaxation times in confined regimes
考虑了聚合物链段松弛中的约束效应。在热力学模型的基础上，我们讨论了新兴的相关性的快速自由度在刺激慢得多的节段性松弛，作为一种效果的约束在无定形区域的墙壁。在这种情况下，限制是由于存在的结晶域，准泊松分布的局部约束条件推导出作为热力学平衡的结果。这意味着构象重排的平均自由能势垒$ΔF$与$ΔF$周围的势垒高度的色散$δ(ΔF)$具有相同的量级。作为一个例子，我们将结果应用于分析的$α$ -弛豫所观察到的介电宽带光谱在半结晶聚（对苯二甲酸乙二醇酯）冷结晶从各向同性或取向玻璃。结果发现，在后者的情况下，合作重排的区域显着大于前者。
2009-02-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of Succinonitrile on Ion Transport in PEO-based Lithium Ion Battery Electrolytes
采用分子动力学模拟研究了聚氧化乙烯（PEO）和二（三氟甲烷）磺酰胺锂（LiTFSI）盐组成的丁二腈（SN）固体聚合物电解质的离子输运机理。我们研究了温度和SN负载量对PEO-LiTFSI电解质中离子输运和弛豫现象的影响。据观察，SN增加PEO基固体聚合物电解质中的离子扩散率，并使它们适合于电池应用。有趣的是，TFSI离子的扩散系数在整个温度和负载范围内比锂离子的扩散系数高一个数量级。通过分析不同的弛豫时间尺度和研究SN负载系统中的基本输运机制，我们发现TFSI离子的扩散率与Li-TFSI离子对弛豫时间尺度具有良好的相关性。相比之下，我们的模拟预测不同的运输机制，锂离子在SN负载的PEO-LiTFSI电解质。解释，锂离子的扩散率不能唯一地由离子对弛豫时间尺度确定，但另外取决于聚合物链段动力学。另一方面，在给定的温度下的SN负载诱导的扩散系数不相关的离子对弛豫时间尺度或聚合物的节段弛豫时间尺度。
2022-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Segmental Lennard-Jones Interactions for Semi-flexible Polymer Networks
模拟细胞骨架等软物质系统可以使人们对实验观察到的现象有更深入的理解。模拟这种系统的一个挑战是附近聚合物之间的空间排斥的现实描述。以前的聚合物排斥体积相互作用模型的缺陷是非分析，计算昂贵，或允许聚合物错误地相互交叉。这些问题的一个最近的解决方案，在MEDYAN仿真平台中实现，使用从沿着两个聚合物链段的长度整合相互作用核获得的解析表达式来描述它们的排斥。在这里，我们通过重新推导它的低维几何配置，推导出类似的表达式，使用更陡峭的相互作用内核，将其与其他常用的潜力，并显示如何参数化这些模型来扩展该模型。我们还推广这种新的综合风格的潜力，通过引入一个节段的Lennard-Jones潜力，这使得半柔性聚合物网络中的吸引力和排斥力的相互作用建模。这些结果可以进一步推广，以促进其他有限元模拟软物质系统的有效相互作用势的发展。
2021-06-22 cond-mat.soft physics.comp-ph q-bio.BM
Ionic conductivity optimization of composite polymer electrolytes through filler particle chemical modification
已知向聚合物电解质中添加填料颗粒会增加其离子电导率（IC）。关于组成材料之间的相互作用如何导致增强的详细理解仍有待开发。一个显着的贡献归因于增量的聚合物无定形部分，诱导的填料，导致在聚合物基体中形成更高的离子电导率通道。然而，IC对颗粒重量负载的依赖性和其组成对聚合物形态的依赖性尚未完全理解。本工作研究了锂离子在复合聚合物电解质（CPE）中的传输，所述复合聚合物电解质包括嵌入在PEO：LiTFSI基质中的Bi掺杂LLZO颗粒。我们发现，IC优化非常低的颗粒重量负荷（5至10%），其幅度和所需的负荷，强烈依赖于石榴石颗粒的组合物。基于结构表征结果和电化学阻抗谱，提出了一种机制来解释这些发现。有人建议，在石榴石颗粒中的Li-摩尔含量控制其与聚合物基体的相互作用，导致在最佳负载报告，在形成高离子电导率通道。我们建议，填料颗粒的聚合物形态的化学操纵是一个有前途的途径，为进一步发展的复合聚合物电解质。
2021-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The structural relaxation time of a polymer glass during deformation
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Purdue University（普渡大学）
通过应变率切换实验测定轻度交联PMMA玻璃变形时的结构弛豫时间，发现其约等于链段关联时间，Chen-Schweizer模型可定性预测相关响应，实验与材料时间假设一致。
2026-08-10 cond-mat.soft
Effect of Volume and Temperature on the Global and Segmental Dynamics in Polypropylene Glycol and 1,4-polyisoprene
发表的介电弛豫测量聚丙二醇和1，4-聚异戊二烯进行了分析，以确定热能和体积上的正常模式弛豫时间的温度依赖性的相对效果，并比较这对温度依赖性的局部段弛豫时间的影响。我们发现，对于这两种聚合物在温度远高于Tg，这两种松弛模式更多地由热能比由体积，虽然后者的贡献是不可忽略的。这样的结果是一致的聚合物粘弹性模型，如劳斯和管模型的假设基础上，摩擦系数在大的长度尺度上的运动，可以确定与当地的节段摩擦系数。我们还表明，弛豫数据的节段和正常模式下，当表示为温度和体积的乘积的函数时，后者提高到一个功率。这种标度形式来自于分子间势的反幂形式。这两种聚合物的体积指数的值指示相对“软”势。
2004-04-07 cond-mat.soft
Intramolecular long-range correlations in polymer melts: The segmental size distribution and its moments
提出的理论论据和数值计算结果，我们证明了长距离的链内相关性，在浓溶液和熔体的长柔性聚合物，造成系统的短链段的溶胀。它们可以追溯到当将两个链段连接在一起时导致有效排斥$u(s) \approx s/ρR^3(s) \approx ce/\sqrt{s}$的熔体的不可压缩性，其中$s$表示链段的曲线长度，$R(s)$表示其典型尺寸，$ce \approx 1/ρbe^3$表示"溶胀系数”，$be$表示有效键长，$ρ$表示单体密度。发现链段尺寸分布与理想高斯链行为的相对偏差与$u(s)$成正比。这种分布的不同时刻的分析允许精确测定的有效键长$be$和溶胀系数$ce$的渐近长链。在惊人的变化，以短程衰减建议弗洛里的理想假设的键键相关函数的两个键分离的$s$单体沿链被发现衰减代数为$1/s^{3/2}$。有限链长的影响被认为是简要。
2007-05-24 cond-mat.soft
Local Segmental Dynamics and Stresses in Polystyrene - C$_{60}$ Mixtures
通过分子模拟研究了均相C $_{60}$ -聚苯乙烯混合物在熔融状态下的聚合物动力学，使用聚苯乙烯纳米复合材料的两个互连水平的表示：（a）粗粒度表示，其中每个聚苯乙烯重复单元被映射到一个单一的“超原子”和每个富勒烯被视为一个球壳。粗粒聚合物-纳米颗粒系统在所有长度尺度上的平衡是通过改变连通性的蒙特卡罗模拟实现的。(b)一种原子表示法，其中纳米颗粒和聚合物链都用联合原子力场表示。原子分子动力学（MD）模拟的初始配置是通过反向映射良好平衡的粗粒度配置。通过分析恒定能量下的MD轨迹，聚苯乙烯的链段动力学（净和填充系统）的特点是键取向时间自相关函数。发现纳米复合材料系统表现出比未填充的链段动力学稍慢，与现有的实验数据吻合良好。此外，通过采用Voronoi镶嵌的模拟框，在每个富勒烯分子附近的骨架碳原子的均方位移进行量化。富勒烯被发现抑制聚合物链的平均运动，在协议与中子散射数据，而略有增加的动态和应力的熔体的不均匀性。原子级和局部（每Voronoi细胞）应力分布的纯和填充系统的报告。
2014-01-17 cond-mat.soft
Can silica nanoparticles improve lithium transport in polymer electrolytes?
本文通过分子动力学模拟研究二氧化硅纳米颗粒对 LiTFSI-PEO 电解质锂输运的影响，发现纳米颗粒因占据非活性空间而降低电导率，并识别出浓度阈值上下的两种机制。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fundamental picture of the conduction mechanism in solid-state polymer electrolytes revealed by terahertz spectroscopy
Universität Bielefeld（比勒费尔德大学）；Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心有限公司）；Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
研究利用太赫兹时域光谱分析固态聚合物电解质中锂盐和温度对传导特性的影响，揭示了聚合物基质振动与锂离子跃迁传输的关系。
2026-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effective medium theory of conduction in stretched polymer electrolytes
最近的实验观察拉伸聚合物电解质薄膜的聚环氧乙烷家庭的各向异性电导率进行了讨论。的主要实验观察，增强的离子扩散和导电性在拉伸方向和减少这些传输系数在正常方向上被解释在一个有效的两相模型。这个两相模型是基于这样的想法，即一个高导电相是与定向的分子结构，其中所包围的导电性差的边界区域。在微分有效介质理论（DEMT）的框架内评估该模型。在拉伸下，这些区域从球形变为长球形。计算的直流电导率张量和它的AC对应的拉伸参数的依赖性是与实验结果吻合得很好。
2002-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Inhomogeneous transport in model hydrated polymer electrolyte supported ultra-thin films
聚合物电解质膜的结构，例如，燃料电池催化剂层内的全氟磺酸对决定电池性能的电化学活性和传输现象具有显著影响。在这些区域中，可以发现Nafion作为超薄膜，涂覆催化剂和催化剂载体表面。这些表面的亲水/疏水特性对膜的结构形成的影响，进而对传输性能的影响，尚未得到充分的探讨。在这里，我们报告的经典分子动力学模拟的水合Nafion薄膜接触非结构化的支持，其特征在于其全球润湿性能。我们已经调查了结构和运输在不同地区的电影和发现的证据强烈的异质性行为。我们推测我们的工作对实验和技术活动的影响。
2013-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
How Segmental Dynamics and Mesh Confinement Determine the Selective Diffusivity of Molecules in Crosslinked Dense Polymer Networks
该研究结合实验、模拟与理论，揭示交联致密聚合物网络中渗透物扩散主要受局部跳跃与聚合物结构弛豫耦合控制，网格约束为次要因素，并提出尺寸比关键变量及高选择性膜设计新思路。
2023-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Temperature and Density Effects on the Local Segmental and Global Chain Dynamics of Poly(oxybutylene)
在很宽的温度和压力范围内的介电谱测量进行聚（氧丁烯）（POB），A型聚合物（介电活性正常模式）。有三个动态过程出现在较低的频率，正常和分段弛豫模式，以及由离子杂质引起的导电性。结合压力-体积-温度测量，介电数据被用来评估各自的作用，热能和密度在控制的弛豫时间和它们的变化与T和P。我们发现，局部的节段性和全球的弛豫时间都是一个单一的函数的产品的温度乘以特定的体积，后者提高到2.65的权力。事实上，这两种模式的标度指数是相同的，表明它们是由相同的局部摩擦系数，一个共同的想法，大多数模型的聚合物动力学。然而，在Tg附近，它们的温度依赖性发散。标度指数的大小反映了密度对弛豫时间的相对较弱的影响。这对于聚合物是常见的，因为分子内键合以及因此直接键合的链段之间的相互作用对压力仅弱敏感。这种不敏感性也意味着链端到端距离对P是不变的，从而赋予（密度归一化的）正常模式介电强度的接近压力独立性。
2004-12-15 cond-mat.soft
Transport in polymer-gel composites: Response to a bulk concentration gradient
本文研究了电解质饱和的聚合物凝胶，嵌入带电的球形夹杂物，电解质浓度的弱梯度的响应。这些复合材料提出了一个模型系统，研究微尺度电动运输过程，和一个严格的理论预测的散装性能将有利于新的诊断应用。在早期的出版物中提出了电动模型，并计算了均匀复合材料对弱电场的响应。在这项工作中，夹杂物上的散装离子通量和强度的电场（或膜扩散电位）诱导的散装电解质浓度梯度的影响进行了计算。有效离子扩散系数被夹杂物显著改变，因此-取决于夹杂物表面电荷或$ζ$ -电势-不对称电解质可以表现为对称电解质，反之亦然。该理论还量化了浓度梯度引起的扰动对平衡扩散双层的流动强度。类似于扩散电泳，流动可以沿着所施加的浓度梯度向上或向下。
2005-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rejuvenation versus overaging: The effect of cyclic loading/unloading on the segmental dynamics of PMMA glasses
University of Wisconsin – Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
该研究探究循环加载/卸载对PMMA玻璃链段动力学和力学性能的影响，采用探针再取向技术等方法，发现未出现过老化，探针再取向技术可灵敏检测变形非线性效应。
2026-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Depth-dependent interplay of dynamical heterogeneity and chain dynamics at the surface of glass-forming polymers
Department of Chemical, Biological, and Materials Engineering, The University of South Florida（南佛罗里达大学化学、生物与材料工程系）
研究揭示了玻璃形成聚合物表面深度依赖的动力学异质性与链动力学的相互作用，通过分子动力学模拟发现界面迁移梯度对链松弛的影响及Rouse缩放指数的变化。
2026-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of Salt Concentration on Dielectric Properties of Li-Ion Conducting Blend Polymer Electrolytes
本文研究了溶液浇铸法制备的共混固体聚合物电解质（PEO PAN）中盐浓度（LiPF6）对电解质输运性能和离子动力学的影响。傅里叶变换红外（FTIR）光谱证实了微观相互作用的存在，如聚合物离子和离子离子相互作用证明了阴离子拉伸模式的峰面积的变化。FTIR分析得到的游离阴离子和离子对的分数表明，两者都影响不同的盐浓度的离子电导率。分析并拟合了室温下整个频率范围（1 Hz至1 MHz）内的复介电常数、介电损耗、复电导率。盐的加入增大了介电常数，损耗角正切图中弛豫峰向高频移动，表明弛豫时间缩短。我们实现了固体锂离子导电膜的Sigma表示sigma双撇与sigma撇，这提供了更好的洞察力，以了解在较低频率窗口中的Cole Cole图中的分散区域。介电强度、弛豫时间和跳跃频率与电导率之间存在相关性，这说明了结果的真实性。最后，提出了离子迁移机理，以便更好地理解离子在聚合物基体中的迁移。
2018-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Understanding correlation effects for ion conduction in polymer electrolytes
由于阳离子和阴离子之间存在相关效应，聚合物电解质通常表现出降低的离子电导率。在显微镜下，瞬时离子聚集体，例如{ \it离子对}、{ \it离子三联体}或更高阶离子簇，产生离子相关性。采用{ \it全原子}模拟的模型聚合物电解质包括聚（环氧乙烷）和碘化锂，离子的相关性进行了探讨，通过建设的基本功能之间的离子物种，定性地解释了这些相关性的时空性质。此外，从描述离子的集体扩散率的精确的类爱因斯坦方程开始，根据离子的平均扩散率（即自项）和来自不同离子对的相关性，引入几个唯象参数来跟踪简化过程，最终归结为最近由Stolwijk-Obeidi（SO）[N. A. Stolwijk和S. Obeidi，Phys. Rev. Lett. 93，125901，2004]。近似参数，这可以从模拟中检索，点的必要性，以充分描述的相关性的影响，除了仅仅是离子对的分数，这显然占的相关性起源于只有最近的邻居结构的相关性。这些参数接近但不完全是SO模型中假设的1。最后，作为扩展SO模型的应用，人们能够估计自由和非自由离子的动态以及它们的分数从单粒子扩散率和离子的集体扩散率的知识。
2008-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Cation Transport in Polymer Electrolytes: A Microscopic Approach
本文提出了聚合物电解质中阳离子扩散的微观理论。基于对PEO与LiBF $_4$的分子动力学模拟的深入分析，阳离子动力学的机制进行了表征。聚合物链之间的阳离子跳跃可以被识别为更新过程。这使我们能够获得一个明确的表达式，锂离子扩散常数D_{Li}通过调用聚合物的具体性质，如劳斯动力学。这扩展了以前的现象学和数值方法。特别地，可以预测D_{Li}的链长依赖性并与实验数据进行比较。这种依赖性可以在不涉及纠缠效应的情况下得到充分理解。
2007-05-11 cond-mat.soft
Breaking Ion Clusters: Size Asymmetry for Faster Ion Transport in Polymer Electrolytes
本研究针对传统观点中高离子浓度下固态聚合物电解质因微相分离导致电导率差的问题，发现高离子尺寸比可增强离子与聚合物基质混合，通过离子-偶极矩作用占优改善离子分散，为储能器件用SPEs开发提供了新的调控关键参数。
2025-10-28 cond-mat.soft
SAXS/WAXS/DSC Study of Temperature Evolution in Nanopolymer Electrolyte
作为纳米结构材料的电解质对于电池或其他类型的电子设备非常有吸引力。以PEO和ZnCl 2为原料，添加纳米TiO 2颗粒，制备了（PEO）8 ZnCl 2聚合物电解质和（PEO）8 ZnCl 2/TiO 2纳米复合材料。在同步加速器ELETTRA上，采用小角X射线散射（SAXS）、广角X射线散射（WAXS）和差示扫描量热法（DSC）研究了TiO 2纳米颗粒的影响。它是由以前的阻抗谱（IS）表明，纳米复合聚合物电解质的室温电导率增加超过2倍以上，高于65 ℃，相对于纯的PEO和盐的复合物。的SAXS/DSC测量产生洞察的电解质颗粒的温度依赖性的变化，以及由于不同的加热和冷却速率的差异。通过WAXS同时测量，揭示了纳米尺寸颗粒的晶体结构和熔化和结晶温度。
2008-09-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Chaotic behavior of ion exchange phenomena in polymer gel electrolytes through irradiated polymeric membrane
通过台式实验研究了离子导电电化学微系统的I-V特性的非线性。它的混沌动力学是第一次被报道，已经被电子电路捕获。制备了聚偏氟乙烯-共-六氟丙烯（PVdF-HFP）凝胶电解质，该电解质由增塑剂（碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯）和盐组成，用于研究离子通过多孔聚对苯二甲酸乙二酯（PET）膜的交换。该体系的非线性是由于聚合物凝胶电解质（PGE）通过多孔膜进行离子交换。不同制度的尖峰和非尖峰混沌运动。突出了可能的应用。
2012-04-18 cond-mat.soft nlin.CD
Electron-beam patterning of polymer electrolyte films to make multiple nanoscale gates for nanowire transistors
我们报道了一种基于电子束的聚（环氧乙烷）/LiClO $_{4}$聚合物电解质的纳米级图案化方法。我们使用图案化的聚合物电解质作为单纳米线晶体管中的高电容栅极电介质，并获得与传统的金属/氧化物包裹栅纳米线晶体管相当的亚阈值摆动。图案化消除了栅极/接触重叠，这减少了寄生效应并实现了多个独立可控的栅极。该方法的简单性拓宽了在纳米线和其他纳米器件的研究中使用聚合物电解质门控的范围。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Ion Conductivity and Correlations in Model Salt-Doped Polymers: Effects of Interaction Strength and Concentration
与仅基于扩散常数计算的理想电导率相比，相关的阴离子和阳离子运动可以显著降低电解质中的总离子电导率。使用粗粒度的分子动力学模拟，我们计算的电导率和不相关的离子运动的程度在盐掺杂的均聚物和嵌段共聚物作为浓度和相互作用强度的函数。在外加电场下从离子迁移率计算电导率与平衡模拟中波动耗散关系的典型使用相比增加了准确性。在典型的电解质中，通常预期阳离子-阴离子运动的相关性在低离子浓度下降低。然而，对于这些具有强离子-聚合物和离子-离子相互作用的聚合物电解质，我们发现当其他变量保持恒定时，相关性在较低浓度下增加。我们发现，这种现象是有关在低浓度下，而不是静态的空间状态的离子聚集或自由离子的分数较慢的离子簇弛豫速率。
2020-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Simulation Study of the Effects of Polymer Network Dynamics and Mesh Confinement on the Diffusion and Structural Relaxation of Penetrants
本文通过分子模拟研究交联聚合物网络中渗透剂扩散机制，揭示交联主要通过改变玻璃化转变和链段弛豫影响扩散，而网格约束仅在高温、大渗透剂或弱动态异质性条件下才起显著作用。
2023-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Using polymer electrolyte gates to set-and-freeze threshold voltage and local potential in nanowire-based devices and thermoelectrics
我们利用聚合物电解质中强烈的温度依赖性离子迁移率，使用局部包裹栅极几何形状在纳米线周围的特定离子电荷环境中“冻结”。这使我们能够设置一个传统的掺杂衬底栅极的阈值电压和本地的无序势在低于200开尔文的温度下，我们的特点是详细结合电导和热电压测量建模。我们的研究结果表明，当地的聚合物电解质门是兼容的纳米线热电，在那里他们提供了一个非常低的热导率的优势，并保持对固态冷却应用的最佳工作点设置的巨大潜力。
2014-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Impact of Charged Surfaces on the Structure and Dynamics of Polymer Electrolytes: Insights from Atomistic Simulations
聚合物电解质作为下一代锂离子电池和锂金属电池的固体电解质被广泛研究。然而，很少有人知道的结构和动力学性质的聚合物电解质接近电极表面。本文通过分子动力学模拟研究了限制在两个带相反电荷的类石墨电极之间的PEO-LiTFSI聚合物电解质。考虑了$σ_S = 0$、$\pm 0.5$和$\pm 1$ $e$ /nm $^2$的三种不同的表面电荷。在充电时，观察到非常强的和组件特定的分层。只有在表面电荷最高时，锂离子才会去溶剂化并与负极直接接触。层结构随着自由能势垒的出现而出现，这导致锂离子动力学的减少，如通过空间分辨均方位移量化的，校正漂移分量。已知对于聚合物电解质中的长距离锂离子传输非常重要的链间转移对于锂离子在不同层之间的转变没有显著作用。
2021-11-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
Manifestation of sub-Rouse modes in flow at the surface of low molecular weight polystyrene
在聚合物的玻璃-橡胶过渡区内存在明显不同于链段a-松弛和Rouse模式的粘弹性机制已经通过理论考虑得到了证明，随后通过各种技术在不同的本体聚合物中以及在几个实验室中进行了实验验证。在文献中被称为亚劳斯模式，它们也被发现在聚合物薄膜的蠕变柔量测量的McKenna和同事。通过实验和理论考虑建立的是增强的流动性的亚劳斯模式在薄PS膜的自由表面，有限的大小，和诱导链取向的组合的效果，伴随着节段a-松弛。只有当h小于高分子链的端到端距离时，才存在诱导链取向效应。在本文中，已证实的在聚合物表面处的亚劳斯模式的增强的迁移率被用于解释Chai等人[Science，343，994（2014）]和Yang等人[Science，328，1676（2010）]对低分子量PS表面处的粘性流动的最近实验研究。聚合物的粘性流动是通过整体链运动，因此在低分子量PS的表面处观察到的粘度的大的降低源自亚劳斯模式，而不是链段a-松弛。这种区别在目前的文献中并不普遍承认。表面子劳斯模式的加速解释了实验结果。
2014-10-17 cond-mat.soft
Enhancing Cation Diffusion and Suppressing Anion Diffusion via Lewis-Acidic Polymer Electrolytes
固体聚合物电解质（SPE）具有提高锂基电池的能量密度和稳定性的潜力，但低锂离子电导率仍然是技术可行性的障碍。SPE旨在最大限度地提高锂离子相对于阴离子的扩散率，同时保持足够的盐溶解度。因此，值得注意的是，聚环氧乙烷（PEO）（最广泛使用的SPE）在中等盐浓度下表现出比典型的抗衡离子（例如TFSI）小一个数量级的Li离子扩散率。在这里，我们表明，路易斯碱性聚合物，如PEO本质上有利于缓慢的阳离子和快速的阴离子扩散，而这种关系可以在路易斯酸性聚合物逆转。使用分子动力学（MD）模拟，路易斯酸性聚硼烷被确定为实现高达十倍的锂离子扩散率的增加和阴离子扩散率的显着降低，相对于PEO。这类新的路易斯酸SPE的结果说明了增加锂离子扩散率和迁移数与聚合物化学的一般原则，表现出较弱的阳离子和较强的阴离子配位。
2016-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ion Conductivity in Salt-Doped Polymers: Combined Effects of Temperature and Salt Concentration
本研究通过粗粒化分子动力学模拟，揭示了温度和盐浓度对聚环氧乙烷基聚合物电解质输运性质的联合影响，提出了修正的VFT方程和浓度修正因子来描述扩散与电导率，强调了链段迁移率的关键作用。
2023-12-24 cond-mat.soft
Mid infrared imaging of mass transport in polymer electrolyte membranes of an operating microfluidic water electrolyzer
本研究利用operando红外光谱成像研究PEM电解槽水传输，发现阳极电解液浓度越高电流密度波动越大且存在水扩散梯度，指出需优化水管理与电解槽设计以提升工业PEM电解的稳定性与效率。
2025-05-17 cond-mat.soft physics.chem-ph
Lithium Ion Transport Mechanism in Ternary Polymer Electrolyte-Ionic Liquid Mixtures - A Molecular Dynamics Simulation Study
通过分子动力学模拟研究了PEO/LiTFSI和不同比例的离子液体N-甲基-N-丙基吡咯烷双（三氟甲烷）磺酰亚胺组成的三元聚合物电解质中锂的输运机理。这是由最近的实验发现[Passerini等人，电化学。Acta 2012，86，330-338]，其证明了这些材料相对于其二元对应物PEO/LiTFSI显示出增强的锂迁移率。为了掌握引起这些观察结果的潜在微观情景，我们采用了一种基于Rouse的分析阳离子传输模型[Maitra等人，PRL 2007，98，227802]，其最初被设计用于常规聚合物电解质。该模型描述了通过三种不同的机制，每个特征在于一个单独的时间尺度的阳离子传输。事实证明，在三元电解质中，基本上所有的锂离子都由PEO链配位，从而排除了离子液体分子的存在增强的传输机制。相反，离子液体的增塑作用通过增强PEO链的动力学以及因此也增强附着离子的运动而有助于增加锂迁移率。额外的重点放在预测锂扩散系数从模拟数据为各种链长和与实验数据的比较，从而证明了我们的方法的广泛适用性。
2013-02-20 cond-mat.soft
Dynamical heterogeneity in periodically deformed polymer glasses
采用分子动力学模拟研究了在空间均匀、时间周期性剪切变形下模型聚合物玻璃的结构弛豫动力学。我们研究了玻璃化转变温度以下短链聚合物的粗粒珠弹簧模型。结果发现，在小的应变振幅，链段动力学是几乎可逆的约$10^4$周期，而在应变振幅超过百分之几，聚合物链成为完全放松后，一百个周期。在临界应变振幅，从慢到快的弛豫动力学的过渡与最大数量的动态相关的单体所示的动态磁化率的峰值。单个单体的轨迹分析表明，移动单体往往会帮助他们的邻居成为移动和聚集成相对紧凑的瞬态集群。
2013-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Importance of the ion-pair lifetime in polymer electrolytes
离子配对通常被认为是聚合物电解质体系中离子电导率降低的罪魁祸首。然而，这个简单的热力学图像不应该从字面上理解，因为离子配对是一种动力学现象。通过调节溶剂极性，构建了不同离子配对程度的PEO-LiTFSI模型体系，并利用分子动力学模拟研究了正负离子电导率$σ^\rm{d}_{+-}$与离子对$τ_{+-}$寿命之间的关系.发现存在两种不同的制度，其中$σ^\rm{d}_{+-}$分别与$1/τ_{+-}$和$τ_{+-}$成比例，后者是对总离子电导率有负贡献的长寿命离子对的特征。这表明，离子对是动力学上不同的溶剂极性，这使得离子对寿命非常重要，当讨论其在聚合物电解质系统中的离子传输的影响。
2021-08-28 cond-mat.soft physics.chem-ph
Electrostatics of polymer translocation events in electrolyte solutions
我们开发了一个分析理论，占图像和表面电荷之间的相互作用的带电的介电膜和DNA分子易位通过膜。通过中性碳基膜的易位事件是由排斥DNA-图像-电荷相互作用与膜的反式和顺式侧上的DNA片段之间的吸引耦合之间的竞争驱动的。后者的效果是由介电膜的耦合的减少引起的。在强盐溶液中，排斥的图像电荷效应占主导地位的有吸引力的trans-cis耦合，DNA分子遇到的易位势垒约10 kBT。在稀电解质中，反式-顺式耦合接管图像-电荷力，并且膜变成亚稳态吸引点，其可以在长时间间隔内捕获易位聚合物。该机制可用于易位实验，以便通过调节溶液的盐浓度来控制DNA运动。
2016-03-19 cond-mat.soft
How Tuning Interfaces Impacts the Dynamics and Structure of Polymer Nanocomposites Simultaneously
本文通过宽带介电谱和小角X射线散射等方法，研究了表面修饰对聚(2-乙烯基吡啶)/二氧化硅纳米复合材料微观动力学与结构的影响，揭示了接枝密度如何调节聚合物-颗粒相互作用及界面层动力学。
2023-10-23 cond-mat.soft
The origin of mechanical enhancement in polymer nanoparticle composites with ultra-high nanoparticle loading
具有超高纳米颗粒负载量（> 50%）的聚合物纳米颗粒复合材料（PNC）已经显示出与其组分的纯体系相比同时表现出显著改善的强度、刚度和韧性。最近的实验研究表明，即使在低聚合物填充分数，硬度和模量显着增加的聚合物填充分数在这些高负载的PNC的效果。在这项工作中，我们的目标是通过检查拉伸变形下的聚合物和纳米粒子（NP）的动力学来了解这些性能增强的起源。我们进行分子动力学（MD）模拟的粗粒度，玻璃状聚合物在随机紧密包装的纳米粒子填料与不同的聚合物填充分数。我们表征的PNC系统的力学性能，比较NP重排行为，并研究在聚合物玻璃化转变以下的变形过程中的聚合物链段和链级动力学。我们的模拟结果证实了实验观察到的模量在低聚合物填充分数的增加，我们提供的证据表明，机械增强的来源是聚合物桥接效应。
2019-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electro-Chemo-Mechanical Model for Polymer Electrolytes
本文提出一种热力学一致的连续介质输运理论，耦合力学与电化学，用于模拟聚合物电解质，并通过基准验证及单离子导体应用揭示内部动力学。
2024-03-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
Understanding Ion Distribution and Diffusion in Solid Polymer Electrolytes
该研究通过粗粒化分子动力学模拟，建立了固态聚合物电解质中离子分布与传输的关联，提出相图并揭示了离子聚集体的转变，为提升离子电导率提供了设计策略。
2024-06-01 cond-mat.soft physics.app-ph
Interfacial performance evolution of ceramics-in-polymer composite electrolyte in solid-state lithium metal batteries
本研究基于混合单元法建立考虑陶瓷夹杂与基体黏弹性的理论模型，探讨LLTO颗粒参数对SCE界面力电响应的影响，为高性能固态电池的界面优化提供指导。
2024-09-24 cond-mat.soft
Molecular-to-polymeric crossover in ion diffusion in glyme-based electrolytes: from vehicular to hopping transport
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；LPS（凝聚态物理实验室）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；LIPhy（凝聚态物理与统计物理实验室）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；LLB（低维材料实验室）
结合PFG-NMR、离子电导率测量和MD模拟，研究了甘醇二甲醚基电解质中单价阳离子和TFSI⁻阴离子在宽分子量范围内的扩散，发现了在n≈8处的交叉区域，从短链的载体机制转变为长链的跳跃机制，并伴随离子簇减少和阴离子迁移率增强。
2026-06-01 cond-mat.soft
Mode-coupling theory for structural and conformational dynamics of polymer melts
本文提出了一种适用于致密高分子体系的模式耦合理论，它统一地考虑了与结构慢化和高分子链构象自由度有关的链段笼效应。一个理想的聚合物熔体的玻璃化转变的预测，成为分子量无关的大分子。该理论提供了一个微观的理由，在聚合物熔体中使用的劳斯理论，和Rouse模式阻尼器和均方位移的结果是在良好的协议与计算机模拟结果。
2002-04-04 cond-mat.soft
Structure and transport properties of poly(ethylene oxide) based cross-linked polymer electrolytes -- A Molecular Dynamics Simulations study
我们提出了一个广泛的分子动力学（MD）模拟研究的聚（环氧乙烷）（PEO）为基础的密集交联聚合物，专注于结构性能以及在锂盐的存在下的系统动力学。出于对具有短PEO链的网络的实验发现的动机，我们采用LiTFSI（双（三氟甲磺酰基）酰亚胺锂）和LiDFOB（二氟硼酸锂）的组合。最近，已经表明这种多盐体系优于经典的单盐体系（Shaji等人，储能材料，2022，44，263）。为了分析微观情况，我们采用最初为非交联聚合物电解质或共混物开发的分析模型（Maitra等人，物理学评论快报，2007，98，227802和Diddens等人，J.电化学索科，2017，164，E3225-E3231）。排除非常短的PEO链，局部动力学相比，线性PEO只是略有限制，并不显着依赖于网络结构。锂离子在PEO链之间的转移和沿着聚合物主链的运动可以通过所采用的盐来控制。
2022-08-29 cond-mat.soft physics.chem-ph
Suppression of electroconvection due to van der Waals attraction of polymer additives towards the metal electrode
可充电电池中的电对流增强了电极表面处的枝晶的生长。向电池中的电解质中添加低分子量聚合物导致在电极附近形成较高聚合物浓度的薄层。这是由于金属电极和溶解在电解质中的聚合物之间的范德华吸引力。范德华力作为电解质上的恢复体力，并反对扰动的增长。使用线性稳定性分析，我们表明，这个力反对电对流。这增加了电对流开始所需的临界电压。
2022-10-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
