Dynamics of Phase Behavior of a Polymer Blend Under Shear Flow
本文研究了剪切流动下聚合物共混物的相行为动力学。通过采用双流体的图片和使用的材料衍生物的概念的推广,我们构建动力学方程描述的相行为的聚合物共混物在外部流的存在下。提出了共混物剪切模量的唯象形式。研究表明,剪切模量的共混物上的一个物种的体积分数的非线性依赖性是至关重要的位移的稳定线诱导剪切流。
1997-10-31 cond-mat.soft
Dynamic surface decoupling in a sheared polymer melt
我们提出了几种机制有助于摩擦的聚合物熔体吸附在结构化表面。第一种是众所周知的本体聚合物链从表面层的解缠结。然而,如果表面在原子尺度上是理想的,则聚合物链的吸附部分可以沿着表面势的等势线移动。这引起熔体的强烈滑移。对于高剪切速率,链部分解吸。然而,吸附链上的摩擦力增加,导致准粘边界条件。我们建议,吸附层可以有效地用于调节聚合物熔体和表面之间的摩擦力。
2005-02-24 cond-mat.soft
Generalized entropy theory of glass-formation in fully flexible polymer melts
广义熵理论(GET)为分子参数如何影响聚合物玻璃形成提供了许多见解。考虑到链刚性在理解聚合物材料的玻璃化形成过程中通常起着关键作用的事实,GET最初是基于半柔性链模型开发的。因此,GET中的所有先前计算都考虑了具有一定程度链刚性的聚合物。基于完全柔性聚合物熔体热力学和动力学性质对内聚相互作用强度($ε$)的依赖性的计算机模拟结果,本文采用GET方法研究了$ε$对弯曲刚度消失的聚合物熔体模型中玻璃形成的影响,即,全柔性聚合物熔体。与模拟结果一致,完全柔性的聚合物熔体的GET预测,基本的无量纲热力学性质(如热膨胀系数和等温压缩率)是由$ε$标度的温度在低压制度的通用功能。对于完全柔性的聚合物熔体,在GET中的构型熵密度也发现了类似的标度行为。此外,我们发现,玻璃形成的特征温度线性增加与$ε$和脆性是独立的$ε$在完全灵活的聚合物熔体,预测再次与模拟的玻璃形成聚合物熔体组成的完全灵活的链。除了在模拟中观察到的这些一般趋势的解释,完全柔性的聚合物熔体的GET预测在低温下存在正的残余构型熵,表明在低温玻璃态下返回到Arrhenius弛豫。
2016-12-05 cond-mat.soft
Measuring topological constraint relaxation in ring-linear polymer blends
本文利用Gauss linking integral高效评估环-线型聚合物共混物中拓扑约束的弛豫,发现多数为线型共混物的弛豫速率主要取决于线型聚合物的reptation,并给出了环扩散时间的标度律。
2024-04-23 cond-mat.soft
Surface-induced First Order Transition in Athermal Polymer/Nanoparticle Blends
我们研究了无热聚合物/纳米粒子共混物在硬基底附近的相行为。我们将Tripathi和Chapman的密度泛函理论应用于这些共混物。我们发现一个一阶相变的纳米粒子驱逐聚合物从表面形成单层。转变密度取决于聚合物长度和系统堆积密度。这种效应是由于物种的堆积熵和聚合物的构型熵。系统的简单性使我们能够理解实验中观察到的所谓的“熵推”。
2007-10-31 cond-mat.soft
Regularization methods for finding the relaxation time spectra of linear polydisperse polymer melts
从多分散聚合物的流变测量值计算离散或连续弛豫时间谱是一个不适定问题。在本文中,曲线拟合方法解决这个问题,并从文献中选择的模型进行比较。结果表明,该方法能够准确地预测线性多分散聚合物熔体的分子量分布及其弛豫时间谱。
2018-02-19 cond-mat.soft
Multiscale Simulation of History Dependent Flow in Polymer Melt
我们已经开发了一种新的多尺度模拟技术,调查历史相关的纠缠聚合物熔体的流动行为,使用平滑粒子流体动力学模拟与微观模拟器,占纠缠聚合物的动态作用于每个流体元素。将多尺度模拟技术应用于二维周期系统中聚合物熔体绕圆形障碍物的缠绕流动。研究发现,缠结聚合物熔体的应变率历史依赖的应力影响其流动行为,应力的记忆性导致非线性行为,即使在${\rm Wi} \le 1$的区域。还研究了纠缠态$<Z>$的空间分布。在障碍物周围观察到稍低的纠缠区域,并发现在下游区域加宽。
2011-03-09 cond-mat.soft
Effects of a nanoscopic filler on the structure and dynamics of a simulated polymer melt and the relationship to ultra-thin films
我们进行分子动力学模拟的理想化的聚合物熔体周围的纳米级填料颗粒,以探测局部熔体结构和动力学上的填料的影响。我们表明,熔体的玻璃化转变温度$T_g$可以转移到更高或更低的温度,通过适当地调整聚合物和填料之间的相互作用。接近填料表面的聚合物动力学的逐渐变化导致玻璃化转变的变化。我们还发现,虽然聚合物的体结构变化不大,靠近表面的聚合物往往是细长和扁平的,独立的类型的相互作用,我们研究。因此,动力学出现强烈的相互作用的影响,而熔体结构只改变了填料的存在所施加的几何约束。我们的研究结果表明,超薄聚合物薄膜(厚度$\lesssim 100$纳米),这表明超薄膜和填充聚合物系统可能会被理解在相同的上下文中获得的那些强烈的相似性。
2000-07-28 cond-mat.soft
Hysteretic behavior of a polymer molecule immersed in an incompatible melt
已知浸入低分子量溶剂中的聚合物链的回转半径随溶剂质量单调变化。在这里,我们考虑的行为链浸入高分子量溶剂(聚合物熔体)。不出所料,我们发现,随着链与聚合物熔体之间的不相容性增加,链的两种极限构象是理想无规卷曲(R = aN^1/2)和致密小球(R = aN^1/3)。然而,我们发现,在这两个限制的回转半径的链提出了一个滞后行为。
2000-12-07 cond-mat.soft
Lattice model of linear telechelic polymer melts. II. Influence of chain stiffness on basic thermodynamic properties
本文应用本文发展的半柔性线型遥爪熔体的晶格集团理论(LCT),研究了链刚度对线型遥爪聚合物熔体平均自组装程度和基本热力学性质的影响。我们的计算意味着,链刚度促进自组装的线性遥爪聚合物熔体组装冷却时,聚合物体积分数$ϕ$或温度$T$是高的,但反对自组装时,$ϕ$和$T$都足够低。这使我们能够确定在$ϕ$ - $T$平面中的边界线,该边界线将链刚度对自组装的定性不同影响的两个区域分开。在经典的Flory-Huggins型理论中,自组装的焓和熵通常被看作是可调参数,但在本文中,它们强烈地依赖于链的刚性。此外,说明性计算的线性遥爪聚合物熔体的熵密度的依赖性链刚度表明,包括半柔性内的LCT的重要性,当探索的性质的线性遥爪聚合物熔体的模型中的玻璃形成。
2015-06-26 cond-mat.soft
Rheology of Ring Polymer Melts: From Linear Contaminants to Ring/Linear Blends
环状聚合物仍然是我们目前对聚合物动力学的理解的一个主要挑战。由于样品纯度和分散性的不确定性,实验结果很难解释。使用平衡和非平衡分子动力学模拟,我们已经系统地研究了结构,动力学和流变学的完全控制的环/线性聚合物共混物与链的长度和灵活性,缠结的数量是高达约14每链,这是在文献中研究的实验系统。线性污染物使这些链长的环状聚合物熔体的零剪切粘度增加10%的最小浓度约为其重叠浓度的五分之一。当两种结构以等量存在时,共混物的粘度大约是纯线性熔体的粘度的两倍。在此浓度下,环的扩散系数被发现显着降低,而线性聚合物的静态和动态性能大多不受影响。我们的研究结果是支持一个原始的路径分析。
2011-12-15 cond-mat.soft
Plateau moduli of Kremer-Grest models for commodity polymer melts
University of Southern Denmark(南丹麦大学);ENSL, CNRS, Laboratoire de Physique (UMR 5672) and Centre Blaise Pascal de l’École Normale Supérieure de Lyon(里昂高等师范学院、法国国家科学研究中心物理实验室(UMR 5672)及里昂高等师范学院布莱兹·帕斯卡中心)
研究通过时间依赖弹性响应估算高缠绕端固定珠弹簧聚合物熔体的平台模量,采用两种变形协议并验证与实验数据的一致性。
2026-03-28 cond-mat.soft
Mapping onto ideal chains overestimates self-entanglements in polymer melts
在聚合物物理学中,通常假设排除体积相互作用在聚合物熔体中被有效地屏蔽。因此,链可以描述为一个有效的随机游走,不排除体积的相互作用。在这封信中,我们表明,这种映射是有问题的,通过分析发生的节,它们的光谱和大小在聚合物熔体,相应的随机行走和链在稀溶液中。有效的随机游走严重高估了发生的结和它们的复杂性,特别是当相比,灵活的链熔体,表明非平凡的影响,由于残留的自我回避仍然发挥着重要的作用,在这个数值研究中考虑的链长。对于半柔性链的熔体,这种效应不太明显。此外,我们发现,链在熔体中的结构和拓扑结构非常相似,稀释单链接近崩溃过渡,这表明后者也没有很好地代表随机行走。我们最后表明,典型的平衡程序非常适合放松熔体中的拓扑结构。
2017-10-30 cond-mat.soft
Segregated structure of ring polymer melts near the surface: Molecular dynamics simulation study
我们使用分子动力学模拟研究了限制在薄膜中的环状聚合物熔体的结构特性,并与线性对应物进行了比较。在表面附近的环和线性聚合物的局部结构排序是彼此相似的,因为表面-单体排除体积相互作用的长度尺度小于环的理想斑点的大小。在一个长的长度尺度,而Silberberg假设可以用来提供一个物理起源的限制线性聚合物的结果,它不再适用于一个环聚合物的情况。我们还提出了不同的结构性能的环状和线性聚合物在熔体中,包括聚合物的大小,吸附量,和聚合物的配位数。我们的观察表明,一个封闭的环在熔体中采用高度分离的构象,由于拓扑排除体积排斥,这可能提供一个新的视角来理解生物过程的本质,如真核细胞核中染色体的领土分离。
2015-10-20 cond-mat.soft
Free-energy barrier to melting of single-chain polymer crystallite
我们报告蒙特卡罗模拟的熔融的一个单一的聚合物微晶。我们发现,与大多数原子和分子晶体不同,这种微晶在转变为无序的“线圈”状态之前可以被加热到略高于其熔化温度。过热微晶的表面是无序的。无序层的厚度随着过热而增加。然而,有序-无序的转变不是渐进的,而是突然的。自由能计算揭示了一个大的自由能障碍熔化的存在。
2002-06-27 cond-mat.soft
Static and dynamic scaling behavior of a polymer melt model with triple-well bending potential
我们进行分子动力学模拟聚合物熔体的粗颗粒聚乙烯醇模型,结晶后缓慢冷却。为了建立其高温液体状态的性能作为参考点,我们详细描述了平衡的聚合物熔体的结构特征,其链长$5\le N \le 1000$在略高于其结晶温度的温度。我们发现,足够长的聚合物与$N >50$的构象基本上服从弗洛里的理想假设。链长对链端间距和回转半径的依赖性符合理想链的标度预测和链端间距的概率分布,形状因子与理想链的形状因子也符合得很好.链内相关性揭示了自我相互作用不完全筛选的证据。然而,观察到的偏差很小。我们的研究结果排除了任何预排序或中间相结构的形成,提出了在熔体中的聚合物结晶的前体。此外,我们详细描述了原始路径的长纠缠聚合物熔体,我们检查的Rouse和爬行理论的均方位移的单体和聚合物的质量质心的标度预测。
2018-07-13 cond-mat.soft
Physics of polymer melts: A novel perspective
我们已经映射到一个时间相关的朗道-金兹伯格$|ψ|^4$场论的功能集成技术的聚合物熔体的物理。理论中的时间只是一个标签,用来标示给定单体在柔性链上的位置。利用该模型,可以表明聚合物熔体的无穷小浓度极限对应于{ \em动态}临界现象。到纠缠态的过渡也被证明是一个临界点。对于较大的浓度,当波动的作用减少时,平均场近似可解释地用于显示类似Edwards模型的管状结构的存在。
2000-02-25 cond-mat.soft
Morphology and dynamics of dense nanometric precursor lms of polymer melts
该研究发现氧化硅片上聚合物熔体固着液滴周围自发形成的纳米级前驱体薄膜,稳态厚度为自由聚合物回转半径的两倍且不受多种因素影响,现有理论无法解释,通过结合两类摩擦可建模其铺展动力学。
2023-07-20 cond-mat.soft
Characteristic time and length scales in melts of Kremer-Grest bead-spring polymers with wormlike bending stiffness
Kremer-Grest(KG)模型是研究一般聚合物性质的标准。在这里,对于不同的链刚度,我们平衡了KG熔体达到和超过每条链的$200$缠结。我们提出的方法估计修正不可压缩性的影响,估计的纠缠长度校正链刚度,估计珠摩擦和库恩时间考虑到纠缠的影响。这些是实现具有不同刚度的KG聚合物模型的理论、实验和模拟之间定量、准确且无参数比较的关键参数。我们证明了这一点的均方单体位移在中度到高度纠缠的熔体以及剪切松弛模量为unentangled熔体,这被发现是在良好的协议与聚合物动力学的标准理论的预测。
2019-12-11 cond-mat.soft
Elongational viscosity of weakly entangled polymer melt via coarse-grained molecular dynamics simulation
采用粗粒分子动力学模拟研究了弱缠结线型聚合物熔体的拉伸流动。本文推广了Nicholson和Rutledge(D. A. Nicholson和G. C. Rutledge,J. Chem. Phys.,145,244903(2016))用于应用于Langevin动力学。我们成功地观察到的拉伸粘度的弱缠结线性聚合物熔体从平衡态的稳态使用扩展的UEF方法,而传统的矩形平行六面体形状的拉伸流动的技术已经失败了超过20年。
2018-09-05 cond-mat.soft
Lattice model of linear telechelic polymer melts. I. Inclusion of chain semiflexibility in the lattice cluster theory
用于聚合物体系热力学的晶格团簇理论(LCT)最近已被重新表述,以处理由完全柔性的线性遥爪链组成的强相互作用的自组装聚合物[J. Dudowicz和K. F. Freed,J. Chem. Phys. \textbf{136},064902(2012)]。在这里,我们进一步扩展线性遥爪聚合物熔体的LCT,包括链半柔性的描述,这是通过引入弯曲能量惩罚每当一对连续的债券从一个单一的链位于沿正交方向。推导了半柔性线性遥爪聚合物熔体模型的亥姆霍兹自由能的解析表达式。该扩展为研究链刚度对自组装遥爪聚合物热力学的影响,以及进一步探索自组装对此类系统中玻璃形成的影响提供了理论工具。
2015-06-26 cond-mat.soft
Polymer crystal-melt interfaces and nucleation in polyethylene
动力学障碍导致聚合物结晶不完全,成为纳米级薄片与非晶区交错。因此,结晶聚合物充满了晶体-熔体界面,这决定了它们的物理性能。理解这些界面的长期理论挑战具有新的相关性,因为越来越多的证据表明,聚合物晶体通常通过亚稳态,部分有序的“旋转”相成核。为了检验这个想法,需要临界核的体自由能和界面自由能的理论。我们提出了一种新的方法来晶体-熔体界面,它表示的非晶区域作为一个接枝刷的循环在自洽的压力场。我们结合这一理论与估计散装自由能的差异,计算成核障碍和速率通过旋转器与结晶核聚乙烯。我们发现,在整个温度范围内,观察到成核的邻相成核确实是有利的。我们的方法可以扩展到其他聚合物。
2010-09-22 cond-mat.soft
Friction of polymers: from PDMS melts to PDMS elastomers
研究了聚二甲基硅氧烷(PDMS)聚合物熔体在非吸附表面上的滑移行为。对于足够高的剪切速率,已观察到与本体流体粘度成比例的恒定滑移长度,与Navier的界面方程一致,并表明界面Navier的摩擦系数是一个局部量,与聚合物分子量无关。比较从这些测得的滑移长度推导出的界面剪切应力与交联PDMS弹性体测得的可用摩擦应力,我们直接比较了界面熔体或弹性体摩擦系数与单体-单体摩擦。
2017-12-19 cond-mat.soft
Modifying Fragility and Collective Motion in Polymer Melts with Nanoparticles
采用分子动力学模拟研究了纳米粒子对玻璃化聚合物熔体脆性和协同弦状运动的影响。NP引起显着的变化的脆性和平均长度的字符串样运动,其中的效果取决于NP-聚合物的相互作用和NP浓度。我们解释这些变化通过亚当吉布斯(AG)理论,假设字符串可以识别的“合作重排区域”的AG。我们的研究结果表明,脆性主要是衡量分子运动的协同性的温度依赖性。
2011-01-28 cond-mat.soft
Ring polymers in melts and solutions: scaling and crossover
我们提出了一个简单的平均场论来描述环状高分子熔体的结构.通过结合拓扑体积分数的概念和经典的范德华流体理论,我们考虑了稠密系统中拓扑起源的许多体效应。我们预测,虽然紧凑的统计与Flory指数$ν=1/3$实现了非常长的链,大多数实际情况下落入交叉制度的表观指数$ν= 2/5$,在此期间,该系统朝着拓扑密集包装的限制。
2011-04-06 cond-mat.soft
Orientation Correlation in Simplified Models of Polymer Melts
我们在一个简单的通用珠-弹簧模型中研究了完全柔性聚合物熔体体系中的相互局部链序。排除体积的相互作用与连接导致的局部排序的影响,这是独立的链长之间的25和700单体,即在劳斯以及在爬行制度。这些有序现象延伸到约3至4个单体尺寸的距离,然后衰减到零。
1998-08-24 cond-mat.soft
Kremer-Grest models for commodity polymer melts: Linking theory, experiment and simulation at the Kuhn scale
Kremer-Grest(KG)聚合物模型是用于在分子动力学模拟中研究一般聚合物性质的标准模型。它的流行归功于它的简单性和计算效率,而不是它能够代表特定的聚合物物种和条件。在这里,我们表明,通过调整链刚度,它是可能的KG模型来模拟真实的聚合物熔体。特别是,我们为各种商品聚合物提供从KG到SI单位的映射关系。实验和KG熔体之间的联系是在库恩尺度下进行的,即在从化学特定的小尺度到普遍的大尺度行为的交叉处。我们希望库恩尺度映射KG模型忠实地代表普遍的属性占主导地位的大规模的构象统计和动态的柔性聚合物。特别是,我们观察到我们的KG模型的纠缠模量和实验模量的目标聚合物之间非常好的协议。
2019-12-11 cond-mat.soft
Is there a higher-order Mode Coupling transition in polymer blends?
我们提出了一个二元混合珠弹簧聚合物链的模拟。引入单体尺寸差异产生非常不同的弛豫时间的共混物的每个组件。两种不同的逮捕机制之间的竞争,即散装样的动力学和禁闭,导致一个异常的松弛方案的快速组件,其特征在于次线性的时间依赖性的均方位移,或对数衰减和凹凸交叉的密度-密度衰减器。这些异常的动力学特征,这是观察到的时间间隔延长到四十年,强烈类似于附近的高阶跃迁模式耦合理论的预测。链连接性在宽范围的共混组合物上延伸异常松弛。
2006-05-11 cond-mat.soft
Anomalous Molecular Weight Dependence of Chain Dynamics in Unentangled Polymer Blends with Strong Dynamic Asymmetry
我们解决的一般问题,如何在未缠结的聚合物的链动力学的分子量依赖性的修改共混。通过介电谱,我们测量的正常模式弛豫的聚异戊二烯的共混物与聚(叔丁基苯乙烯)的缓慢矩阵。未缠结的聚异戊二烯在共混物中表现出强烈的偏差从劳斯缩放,接近'纠缠样'的行为在低温下伴随着在共混物中的动态不对称性的增加。所得到的结果进行了讨论的广义朗之万方程形式主义的框架。在此基础上,发现了最长链弛豫时间的分子量依赖性与相应Rouse相关函数的非指数性之间的非平凡关系,并通过分子动力学模拟证实了这一结果.
2012-02-23 cond-mat.soft
Spinodal-assisted crystallization in polymer melts
最近的实验在一些聚合物熔体淬火低于熔融温度下的小角X射线散射的旋节动力学晶体结构出现之前的报告。为了解释这些观察结果,我们提出,密度和链构象之间的耦合诱导平衡液晶固体共存区域内的液-液双结点。一个简单的唯象理论来说明这个想法,并讨论了几个实验检验的后果。剪切被示出,以提高隐藏的双节点的动力学作用。
1998-06-02 cond-mat.soft
Ring polymers in the melt state: the physics of crumpling
环状聚合物在熔体或浓溶液中的构象统计受其淬灭微观拓扑状态的强烈影响。这种效应对于非连接的未打结的环特别强,已知这些环会起皱和分离,并且这些环被认为是间期染色体的一般行为的模型。在这里,我们使用一个计算效率高的多尺度方法表明,熔体的环的总轮廓长度$L_r$可以{ \it定量}映射到熔体的{ \em相互作用}格树的回转半径$\langle R_g^2(L_r) \rangle \propto L_r^{2ν}$和$ν=0.32\pm0.01$。
2014-09-01 cond-mat.soft
Computer simulations of melts of ring polymers with non-conserved topology: A dynamic Monte Carlo lattice model
我们提出了一个动态的Monte Carlo算法的FCC晶格上的聚合物链的计算机模拟,明确考虑到克服拓扑约束的可能性,通过控制附近的聚合物链可能会通过彼此交叉的速率。通过将该方法应用于系统的相互作用的环聚合物在熔融条件下,我们表征其结构和动力学的测量,特别是,在松弛过程中形成的结和链接的量。在比较标准的熔体的未打结和未连接的环,我们的模拟表明,链交叉的机制是负责流化的熔体提供的时间尺度的过程是快于链的内部松弛,在最近的实验中采用的解决方案的DNA环的II型拓扑异构酶的存在下。在相反的情况下,缓慢的速度,熔体被证明是变得更慢,这个预测可以很容易地验证实验。
2021-07-27 cond-mat.soft
Dynamic Arrest in Polymer Melts: Competition between Packing and Intramolecular Barriers
我们提出了分子动力学模拟的一个简单的模型,聚合物熔体的分子内障碍。我们调查的势垒强度的函数的结构弛豫。动态相变可以在玻璃化转变的模式耦合理论(MCT)的框架内进行一致的分析。控制参数进行调整,以诱导一般的包装效果和聚合物的特定的分子内障碍之间的竞争,作为动态逮捕的机制。这种竞争产生异常大的值的所谓的MCT指数参数和合理化定性不同的观察简单的珠弹簧和现实的聚合物。这里提出的分子内障碍的影响的系统研究也建立了聚合物和简单的玻璃形成的玻璃化转变的性质之间的根本区别。
2008-10-02 cond-mat.soft
Entangled-like Chain Dynamics in Non-entangled Polymer Blends with Large Dynamic Asymmetry
我们讨论了一个简单的模型的模拟聚合物共混物的劳斯模型的框架。与标准预测不一致,两个组件之间的大的动态不对称性诱导强的非指数性的快速组件的劳斯模式。尽管链比纠缠长度短得多,但它也诱导了类似于交叉到纠缠状链动力学的动力学特征。这种不寻常的行为与强烈的记忆效应有关,这种记忆效应打破了作用在标记链上的外力与时间不相关的假设。
2008-01-16 cond-mat.soft
Lattice cluster theory for polymer melts with specific interactions
尽管长期公认的事实,即化学结构和特定的相互作用极大地影响聚合物系统的热力学性质,预测的分子理论,使系统地解决化学结构和特定的相互作用的作用一直缓慢发展,即使是聚合物熔体。虽然晶格团簇理论(LCT)为理解各种分子因素(如单体结构)对聚合物熔体和共混物的热力学性质的影响提供了强有力的工具,但迄今为止LCT的应用仅限于使用最简单的聚合物模型,其中一种物质的单体内的所有联合原子基团与共同的单体平均范德华能相互作用。因此,可压缩聚合物熔体的描述涉及单个范德华能。作为发展更现实的描述,以帮助分析实验数据和新材料的设计的第一步,LCT在这里扩展到治疗模型的聚合物熔体中的骨干和侧基有不同的相互作用强度,所以三个能量参数,即,骨干骨干,侧基,侧基,和骨干侧基相互作用能。由于这种扩展的代数复杂性很大,我们保留了最大的简单性,在这类模型进一步专门化这一初步研究模型的聚合物熔体包括链与聚($n$ - $α$ -烯烃)的结构,只有在侧链上的端段可能有不同的,具体的范德华相互作用能与其他联合原子组。新模型的LCT亥姆霍兹自由能的解析表达式。说明性的计算表明,在何种程度上可以通过特定的相互作用控制的聚合物熔体的热力学性质。
2014-07-12 cond-mat.soft
Hydrodynamic Self-Consistent Field Theory for Inhomogeneous Polymer Melts
介绍了一种模拟嵌段共聚物熔体和共混物在流体力学流动中的结构和流变学的介观技术。该技术耦合动态自洽场论(DSCFT)与连续流体力学和流动惩罚来模拟聚合物流体在任意几何形状的通道中的流动。我们通过研究中性壁润湿条件下亚微米通道中ABC三嵌段共聚物熔体的相分离来证明该方法。我们发现表面润湿效应和剪切效应相互竞争,在没有流动的情况下产生垂直于壁的薄片,在剪切速率超过某个临界韦森伯格数的情况下产生平行于壁的薄片。
2006-08-31 cond-mat.soft
Effects of chain length on Rouse modes and non-Gaussianity in linear and ring polymer melts
采用Kremer-Grest珠-弹簧模型对环状聚合物熔体的动力学行为进行了分子动力学模拟。通过改变链长,与线性聚合物进行比较,进行劳斯模式分析。通过量化Rouse弛豫时间的链长依赖性,在环状聚合物中观察到Rouse样行为,而在线性聚合物中观察到从Rouse到爬行行为的交叉。进一步分析了单体珠粒位移和链质心位移的非高斯参数。结果表明,环状聚合物的非高斯性被显著抑制,长链下的质心动力学略有增长,而线性聚合物的单体珠和质心动力学均有所增长.
2021-09-16 cond-mat.soft
Proton spin dynamics in polymer melts: new perspectives for experimental investigations of polymer dynamics
近年来,聚合物熔体中质子自旋动力学的研究取得了重大进展。通常,质子自旋动力学由质子自旋的分子内和分子间磁偶极-偶极贡献决定。几十年来,人们假设主要贡献是属于同一聚合物链段的质子的分子内磁偶极-偶极相互作用的结果。看来这一假设与现实相去甚远。分子内和分子间贡献的相对权重是时间依赖性的,并且对聚合物链动力学的细节敏感。结果表明,对于各向同性模型的聚合物动力学的分子间磁偶极-偶极相互作用的影响增加更快的演化时间(即降低频率)比相应的分子内对应的影响。另一方面,一个倒置的情况下预测的管爬行模型:在这里的分子内磁偶极-偶极相互作用的影响随时间的增加比分子间相互作用的贡献更快。利用同位素稀释技术可以在实验上分离出聚合物熔体质子弛豫过程中的分子间贡献,这为质子NMR研究聚合物动力学的实验研究开辟了新的视角。
2014-05-25 cond-mat.soft
Shear Induced Demixing in Bidisperse and Polydisperse Polymer Blends: Predictions From a Multi-Fluid Model
鉴于最近的进展,在本构模型的双分散和多分散纠缠线性聚合物,我们提出了一个新的多流体推广的经典的两个流体近似的非均匀聚合物共混物的流动。作为该模型的应用,我们考虑预测的线性和非线性动力学的剪切诱导分层(SID)的不稳定性的共混物的双分散和对数正态分子量分布。我们发现,即使在没有任何化学成分链之间的对比,强加的流量可以诱导分层不稳定性,提供有足够的对比度的大小的两个链。SID的多分散性下限与由链之间的对比度(例如多分散性指数减1)缩放的弹性力(kT/缠结)超过混合的熵力(kT/链)的点一致。对于双分散共混物,我们表明,SID的非线性动力学非常类似于以前所示的SID在纠缠的聚合物溶液。
2020-02-11 cond-mat.soft
Crystallization of Crystalline/Crystalline Symmetric Polymer Blends Studied by Dynamic Monte Carlo Simulations
采用动态蒙特卡罗模拟方法研究了结晶/结晶(A/B)对称二元聚合物共混物的结晶行为,其中A聚合物的熔融温度高于B聚合物。在从均匀熔体冷却时,A-聚合物的结晶先于B-聚合物的结晶。结晶和宏观相分离之间的相互作用控制的形态发展。随着偏析强度的增加,形成更小和更薄的晶体,结晶度更低。在该过程中,A-聚合物首先结晶,然后在已经结晶的结构域A-聚合物的存在下B-聚合物结晶。因此,B-聚合物的结晶减慢,影响整体晶体形态。随着两种聚合物之间的分离强度的增加,我们观察到均方回转半径的下降趋势,反映了它们之间的排斥相互作用的增加。因此,形成大量具有较低结晶度的较小尺寸晶体。等温结晶表明,过渡途径强烈依赖于偏析强度。我们还观察到一个路径依赖的等温结晶行为:两步(顺序)等温结晶产生优越的结晶结构,在A-和B-聚合物比一步(重合)。
2015-06-17 cond-mat.soft
Molecular Dynamics Simulation Study of Nonconcatenated Ring Polymers in a Melt: I. Statics
采用分子动力学模拟研究了非级联环状聚合物熔体的结构性质,并与线性聚合物熔体进行了比较。最长的环由N=1600个单体/链组成,这对应于可比较的线性聚合物的大约57个缠结长度。对于环,发现回转半径的平方与N的4/5次方成比例,对于中间状态,与N的2/3次方成比例,对于较大的环,表明整体构象为褶皱的小球。然而,几乎所有的环珠是“表面珠”与其他环珠相互作用,结果也与以下论文(DOI:10.1063/1.3587138)中进行的原始路径分析一致。详细的环和线性聚合物以及它们的包装的内部构象特性进行了分析,并与目前的理论模型。
2011-04-29 cond-mat.soft
On modifying properties of polymeric melts by nanoscopic particles
我们研究了几何和能量的因素,参与通过插入分散良好的纳米粒子(NP)的聚合物熔体的改性性能。模型体系是包括10-150个原子原子团簇(0.1- 1.5%v/v)的聚丁二烯熔体。我们利用范德华力项来调节链与粒子之间的相互作用。利用分子动力学研究了界面处的平衡涨落和动力学性质。珠粒尺寸和相互作用强度对体积和体积波动的影响表现在机械性能中,在此通过体积模量K量化。通过添加最大1.5%v/v NP,调整NP大小和非键合相互作用导致K增加约15%。
2012-07-09 cond-mat.soft
A priori Determination of the Extensional Viscosity of Polymer Melts
COMOFLO动态蒙特卡罗算法进行了扩展,使有史以来第一次致密熔体的稳态拉伸流变学的模拟。这一显著的进步提供了从低变形速率、在整个应变硬化范围内以及进入粘度变稀区域中准确捕获缠结聚合物熔体的拉伸粘度的能力。为此,在三维中实施与四辊磨机实验相关的纯拉伸流场。周期性边界条件存在于所有方向上,以使整个模拟域的变形速率均匀。正如预期的那样,在低变形速率下,拉伸粘度是零剪切粘度的四倍。随着变形速率的增加,拉伸粘度增加,平台,然后降低。因此,该算法正确地捕捉聚合物熔体在拉伸流动中的物理在一个完全的先验的方式,同时提供显着的计算优势超过分子动力学方法。由于该技术适用于多分散体系,以先验方式预测任意分子量分布的线性聚合物熔体的剪切和拉伸流变学的能力现在可以被认为是一个解决的问题。
2015-11-02 cond-mat.soft
A Polymer Blend Substrate for Skeletal Muscle Cells Alignment and Photostimulation
用于操纵细胞生长的基底工程是现代生物技术领域中广泛且完善的研究领域。在这里,我们介绍了一种微加工技术,图案的惰性,透明的聚合物基质与光敏聚合物的混合。我们证明了所获得的支架结合了对齐能力和光刺激活细胞的能力。这项技术可以开辟新的和有前途的应用,特别是在需要细胞对齐以触发特定生物功能的情况下,例如在外部刺激后产生强大而有效的肌肉收缩。
2020-10-05 cond-mat.soft
Spinodal decomposition in filled polymer blends exhibiting upper critical solution temperature behavior
Institute of Theoretical Physics, University of M\"unster, 48149 M\"unster, Germany.
本文通过扩展Sanchez-Lacombe模型,研究了含填料聚合物共混物的分形分解稳定性条件,并提出了一种解析近似方法,有效评估分形温度,与实验数据一致。
2026-01-15 cond-mat.soft
Interfacial silica nanoparticles stabilize cocontinuous polymer blends
我们研究了聚合物共混物中共连续结构的形成。这些聚合物双凝胶(双连续界面堵塞的乳液凝胶)由聚苯乙烯低聚物、聚丁烯和荧光疏水性二氧化硅纳米颗粒组成。一个微米级的cocontinuous形态稳定的二氧化硅纳米粒子在界面处的单层。通过激光扫描共聚焦显微镜首次实现了对界面粒子稳定的共连续聚合物共混物中聚结动力学的实时观察。我们证明,抑制聚结产生的纳米粒子的界面覆盖。此外,通过结合共聚焦显微镜与流变学,我们相关的流变学响应的共连续结构与其形态变化。我们发现,流变行为可以归因于界面收缩和颗粒网络形成之间的竞争。此外,我们表明,即使在高于亚稳点的两个聚合物相的再混合之后,颗粒支架也得以维持。最后,我们还讨论了颗粒稳定的共连续结构与普通胶体凝胶在剪切响应上的差异:前者在剪切作用下比后者更脆弱。
2015-01-31 cond-mat.soft
Tests of mode coupling theory in a simple model for two-component miscible polymer blends
本文采用分子动力学模拟方法研究了聚合物共混物中一个简单的珠-弹簧模型的结构弛豫。不同单体尺寸的引入引起两种组分的动力学的大时间尺度分离。模拟结果的一个大的可观测探测密度相关性,劳斯模式,和方向的债券和链端到端的矢量,模式耦合理论(MCT)的框架内进行了分析。获得了异常大的指数参数值。这一特征表明,动态停搏可能存在潜在的高阶MCT方案。
2007-09-26 cond-mat.soft
Molecular Dynamics Simulation Study of Nonconcatenated Ring Polymers in a Melt: II. Dynamics
采用分子动力学模拟研究了非级联环状聚合物熔体的动力学性质,并与线性聚合物熔体进行了比较。最长的环由N=1600个单体/链组成,这对应于可比较的线性聚合物的大约57个缠结长度。环熔体被发现比它们的线性对应物扩散得更快,两种结构的自扩散系数都约为N的-2.4次方。环的质量中心的均方位移遵循次扩散行为的时间和距离超出均方回转半径,既不兼容的劳斯也不爬行模型。环松弛应力比线性聚合物快得多,并且发现零剪切粘度变化为约N的1.4次方,这比线性链的N的3.4次方弱得多,当与观察到的均方位移相比时,不匹配任何公知的聚合物动力学模型。这些发现进行了讨论,鉴于在前面的文件(DOI:10.1063/1.3587137)中提出的环的构象特性。
2011-04-29 cond-mat.soft
Multiscale approach to equilibrating model polymer melts
我们提出了一个有效的和简单的多尺度方法平衡Kremer Grest模型的聚合物熔体的刚度变化。在我们的方法中,我们逐步平衡熔体结构以上的管规模,管内,最后在单体规模。我们利用设计为在每个尺度上计算有效的模型。通过蒙特卡罗模拟退火的晶格聚合物模型的熔体结构中的密度波动以上的管规模最小化。随后的熔体结构低于管规模的平衡,通过劳斯动力学的力帽Kremer-Grest模型,允许链部分相互渗透。最后引入Kremer-Grest力场来冻结拓扑状态并强制正确的单体堆积。我们生成了用于不同链刚度的$10.000$珠的$500$链的$15$熔体以及具有$15.000$单体的$1.000$链的许多熔体。为了验证平衡过程,我们研究了单体,介观和宏观尺度下的体积,集体和单链观测量的时间演化。将本方法扩展到更长的、支化的或多分散的链和/或更大的系统尺寸是直接的。
2016-06-02 cond-mat.soft
Isostaticity and the solidification of semiflexible polymer melts
利用分子动力学模拟的切线软球珠弹簧聚合物模型,我们研究的程度,半柔性聚合物熔体凝固在等静压。柔性和刚性链结晶时,他们是均衡的定义适当的自由度计数参数。半柔性链也凝固均衡时,如果一个广义的均衡性标准,占缓慢冻结的构型自由链刚度增加。固化时平均配位数$Z(T_s)$对链特征比$C_\infty$的依赖性与无热系统中堵塞$Z(ϕ_J)$对$C_\infty$的平均配位数的依赖性具有相同的函数形式[ $Z \simeq a - b\ln(C_\infty)$ ],这表明堵塞相关现象在热聚合物固化中发挥着重要作用。
2017-07-20 cond-mat.soft
Entropic Unmixing in Nematic Blends of Semiflexible Polymers
当溶致溶液的渗透压变化时,具有相同链长但不同持久长度的半柔性聚合物的二元混合物分离成两个共存的不同的双相。分子动力学模拟和密度泛函理论预测的相图要么有一个三相点,其中的各向同性相共存的两个三相,或一个临界点内的非混合的混合物。组分之间的局部优选键角的差异驱动这种不混合,而单体之间没有任何吸引力的相互作用。
2020-09-14 cond-mat.soft
Flow boundary conditions for chain-end adsorbing polymer blends
使用苯酚封端的聚碳酸酯共混物作为一个例子,我们表明,流体动力学边界条件的吸附聚合物熔体的流动是非常敏感的外延层的结构。在剪切作用下,聚合物熔体的吸附部分(链端)沿表面电势的等势线移动,而吸附的添加剂作为表面缺陷。响应于吸附的添加剂的数量的增加,表面层变得更薄并且固化。这导致从滑移到熔体流动的无滑移边界条件的逐渐过渡,滑移长度对吸附端的表面浓度具有非单调依赖性。
2005-07-18 cond-mat.soft
Spatial organization of slit-confined melts of ring polymers with non-conserved topology: A lattice Monte Carlo study
本文通过晶格蒙特卡洛模拟研究狭缝约束下环状聚合物熔体的空间组织,发现约束增大链尺寸和打结倾向、减少环间连接,可调控网络力学性能,并表明缠结仅源于成对环-环连接。
2023-07-04 cond-mat.soft
Equilibration of High Molecular-Weight Polymer Melts: A Hierarchical Strategy
一种策略是开发用于生成平衡的高分子量聚合物熔体描述的微观细节,通过顺序backmapping粗粒(CG)配置。微观测试模型是通用的,但保留了硬排除体积相互作用和现实的熔体密度等功能。微观表示被映射到具有波动大小的软球的模型上,其中每个球表示具有$N_{\rm b}$单体的微观子链。通过改变$N_{\rm b}$,获得不同分辨率的CG表示的层次结构。在这个层次结构中,CG配置与Monte Carlo在低分辨率下平衡的顺序细粒度到CG熔体描述更高的分辨率。一个分子动力学计划,慢慢地引入到后者的微观细节。所有的反映射步骤只涉及局部聚合物弛豫,因此该方案的计算效率与分子量无关,与系统大小成正比。为了证明该方法的稳健性,生成了含有聚合度为$N=2000$的至多$n=1000$链的微观构型,并通过监测关键结构和构象性质来确认平衡。延伸到更长的链或支化聚合物是直接的。
2016-10-24 cond-mat.soft