Numerical determination of shear stress relaxation modulus of polymer glasses
专注于模拟聚合物玻璃远低于玻璃化转变，我们确认的有效性和效率最近提出的简单平均表达式$G(t) = μ_A - h(t)$的计算确定的剪切应力松弛模量$G(t)$。这里，$μ_A = G(0)$表征了系统在$t=0$处的仿射剪切变换，$h(t)$表征了瞬时剪切应力的均方位移作为时间的函数$t$。这种关系被认为是特别有用的淬火或呆滞的瞬态剪切应力，必然出现低于玻璃化转变的系统。在此极限下，使用剪切应力自关联函数$c(t)$的普遍接受的关系式$G(t)=c(t)$变得不正确。
2022-01-31 cond-mat.soft
Shear modulus and shear-stress fluctuations in polymer glasses
使用分子动力学模拟的一个标准的粗颗粒聚合物玻璃模型，我们调查的应力波动形式主义的剪切模量$μ$作为温度$T$和采样时间$Δt$的函数。虽然整体平均模量$μ(T)$被发现连续减少所有$Δt$采样，其标准偏差$δμ(T)$是非单调的，在玻璃化转变的一个醒目的峰值。为了说明我们的系统的有效时间平移不变性，可以使用剪切应力松弛模量$G(t)$上的加权积分来理解$μ(Δt)$。随着$Δt$的增加，$μ(T)$的交叉变得更尖锐，而$δμ(T)$的峰变得更奇异。因此，难以预测单一构型在玻璃化转变时的模量。
2017-11-02 cond-mat.soft
Deformation-induced accelerated dynamics in polymer glasses
采用分子动力学模拟研究了形变对聚合物玻璃老化过程中链段动力学的影响。单个粒子的轨迹被分解成一系列的不连续的跳跃，从中我们得到三个变形协议下的松弛时间和位移的完整分布：步进应力（蠕变），步进应变，和恒定应变率变形。在实验中，在变形过程中，动力学可以加速几个数量级，并且在屈服过程中（机械恢复）完全消除了历史依赖性。老化可以解释为玻璃的弛豫时间分布中的长尾的结果，并且类似地，通过在屈服期间观察到的该分布的变窄来理解机械复原。虽然在变形下的弛豫时间分布是高度协议特定的，在每种情况下，它们可以被描述为一个通用的加速因子，只取决于应变。
2010-08-16 cond-mat.soft
Modelling structural relaxation in polymeric glasses using the aggregation-fragmentation concept
导出了聚合物玻璃物理老化动力学的控制方程。无定形聚合物被视为一个整体的协同重排区域（CRR）。任何CRR都被认为是一串基本簇（EC）。字符串的分段可以在EC之间的任何边界处随机发生。两个字符串可以在任意时间聚合产生一个新的字符串。聚集和碎裂的过程被视为热激活的，和破碎的速率被假定为增长与温度比聚结更快。这意味着只有基本簇在玻璃化转变温度下是稳定的，而在此温度以下，含有几个EC的CRR也保持稳定。一个非线性微分方程的分布与不同数量的EC的CRR。通过对聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚乙酸乙烯酯的量热实验数据的拟合，找到了模型的可调参数。对于所有的材料，建立公平的协议之间的观察和数值模拟的结果。对于PVAc，通过量热试验中的数据匹配发现的松弛谱被成功地用于预测剪切松弛试验中的实验数据。
2000-05-12 cond-mat.soft
Entropic origin of dielectric relaxation universalities in heterogeneous materials (polymers, glasses, aerogel catalysts)
我们利用非广延系统的最大熵原理导出了非均质材料的普适弛豫函数。松弛函数的幂律指数与全局分形参数简单相关，并且在很长时间内与熵非扩展性参数q相关。对于中间时间，松弛遵循拉伸指数行为。在时域和频域中的渐近幂律行为与随机理论中由Levy中心极限定理的推广导出的Weron广义介电函数的渐近幂律行为一致。这些结果与Jonscher普适性原理完全一致，并在表征气凝胶催化载体的介电性能以及聚合物复合材料的形态与介电性能之间的关系问题中找到了应用。
2006-04-05 cond-mat.soft
Cluster Glasses of Semiflexible Ring Polymers
我们提出了计算机模拟的非打结非级联半柔性环聚合物的浓缩溶液。与它们的柔性对应物不同，收缩涉及强烈的能量惩罚，有利于环的相互渗透和聚集。我们调查的质量中心的环在非晶簇相，由无序列的扁长的扁长的环束穿透的缓慢动力学。散射函数揭示了自我和集体运动的显著解耦。质量中心之间的相关性表现出缓慢的松弛，如预期的初期玻璃化转变，表明动态逮捕的集群位置。然而，自相关在更短的时间尺度上衰减。这个特征是单个环在团簇矩阵上快速、连续交换和扩散的表现。我们的研究结果揭示了一种新的情况下，在一个简单的单分散系统的玻璃形成，其特征在于自集体解耦，软笼和温和的动态异质性。
2013-12-11 cond-mat.soft
Boson Peak decouples from elasticity in glasses with low connectivity
我们进行分子动力学模拟的振动和弹塑性性质的聚合物玻璃和晶体和相应的原子系统。我们的证据表明，在低频玻色子峰（BP）区域的态密度的弹性标度是不同的晶体和玻璃。此外，我们看到聚合物玻璃的BP几乎与原子玻璃的BP一致，从而揭示了前者-与弹性不同-仅由非键相互作用控制。我们的研究结果表明，解释BP的宏观弹性，在高度连接的系统中讨论，不适用于低连接的系统。
2018-10-24 cond-mat.soft
Strain Hardening in Polymer Glasses: Limitations of Network Models
模拟被用来研究聚合物玻璃中应变硬化的微观起源。虽然传统的熵网络模型可以拟合总应力，但其基本假设与模拟结果不一致。有一个实质性的能量贡献的应力，迅速上升之间的缠结段被拉紧。应力的热分量对缠结不太敏感，大部分是不可逆的，并且与局部塑性排列的速率直接相关。缠结和未缠结的链显示相同的应变硬化时，绘制对微观链的取向，而不是宏观应变。
2007-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Yield conditions for deformation of amorphous polymer glasses
玻璃态聚合物的剪切屈服通常用压力相关的Tresca或von Mises屈服准则来描述。我们测试这些标准对分子动力学模拟的变形在无定形聚合物玻璃在三轴加载条件下，很难实现在实验中。本文介绍了将屈服点的几种标准定义推广到三轴载荷时的困难和含糊之处。两个定义，最大和偏移八面体应力，然后用于评估屈服应力的模型参数范围很广。在所有情况下，剪切的开始与压力修正的von Mises准则一致，并且压力系数几乎与许多参数无关。在三轴拉伸载荷下，破坏模式转变为空蚀。
2001-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Molecular mobility in driven monomeric and polymeric glasses
我们表明，在单体过冷液体和玻璃，塑性流动在恒定的剪切应力$σ$，而被变形与应变速率$\dotε$，微观结构弛豫时间$τ_{\rm str}$给出的通用关系$σ/G_\infty\dotε$与$G_\infty$的模量。这个等式适用于从玻璃化转变温度以上一直到无热极限的所有流变状态，并且是由弹性加载和粘性耗散的竞争效应引起的。然而，在大分子（聚合物）玻璃中，应力从该弛豫时间开始衰减，并且$τ_{\rm str}$实际上进一步减小，即使在玻璃态应变硬化期间$σ$升高。我们开发的表达式来捕捉这两种效果，从而提供了一个框架，用于分析玻璃材料中的迁移率测量。
2018-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Simulations of aging and plastic deformation in polymer glasses
我们使用分子动力学模拟研究物理老化对模型聚合物玻璃力学性能的影响。蠕变柔量与恒定温度下低于屈服的恒定单轴载荷下的结构松弛同时确定。该模型成功地捕捉到了聚合物玻璃中实验发现的普遍特征，包括机械复原的特征。我们分析了微观松弛时间尺度，并表明它们表现出相同的宏观蠕变遵守老化特性。此外，我们的模型表明，整个分布的弛豫时间尺度与年龄相同。尽管流动性的变化很大，我们观察到相对较小的结构变化，除了一个弱的对数增加的程度，短程秩序，可能与观察到的减少老化增加负荷。
2007-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tunneling dynamics of side chains and defects in proteins, polymer glasses, and OH-doped network glasses
在Lennard-Jones计算机玻璃上进行模拟，以研究低温下玻璃中的缺陷所产生的影响。数值分析表明，已经低浓度的缺陷可能会显着改变的低温性能，引起外在的双阱电位（DWP的）。这些非本征DWP的主要特征是（i）高势垒高度，（ii）高概率的缺陷确实与非本征DWP连接，（iii）高度本地化的动力学围绕这个缺陷，和（iv）较小的变形势耦合到声子。设计一个扩展的标准隧道模型（STM）参数化这张照片和比较与超声实验的湿网络$a$ O $_3$表明，OH-杂质的影响是准确的。然后将该模型应用于有机聚合物玻璃和蛋白质。有人建议，侧基可能会像掺杂杂质一样起作用，因为外在DWP的诱导，它具有一个分布的障碍，峰值周围的高势垒高度。这与内在DWP的，这是与骨干动力学的无结构分布的势垒高度相比。结果表明，这一图像是一致的聚合物的弹性测量，并可以解释异常的非对数线加宽最近在PMMA烧孔实验中观察到的。
1997-08-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of Strongly Deformed Polymers in Solution
如果考虑聚合物的有限延展性、排除体积效应或聚合物链段之间的流体动力学相互作用，则溶液中聚合物的珠弹簧模型是非线性的。对于这样的模型，我们使用一个强大的方法来确定在{ \it稳定状态}的波动的完整的弛豫谱。在一般情况下，频谱和模式显着不同的线性劳斯模型。对于均匀流动的系留聚合物，差异主要是由沿链的张力的不均匀分布引起的，并且由于有限的链延伸性而最明显。除了稳态波动的动力学，我们还研究了聚合物在流动中对{ \em大突变}的非线性响应。这种响应表现出几个不同的制度与特征衰减规律，并显示功能超出了范围的单模理论，如哑铃模型。
2002-10-15 cond-mat.soft
Correlation between rearrangements and soft modes in polymer glasses during deformation and recovery
我们探讨软振动模式和局部弛豫事件之间的联系，在物理老化过程中的聚合物玻璃，在恒定应变速率下的主动变形，和随后的恢复。一个软字段的最低能量的正常模式的振幅的叠加，并发现预测高达70%的重排。在老化和恢复阶段，随着物理老化引起的能量势垒的升高，柔软度和重排之间的重叠逐渐增加，同时屈服使重叠迅速恢复到新制备的玻璃的重叠。在应变硬化区，单轴拉伸变形的相关性上升，但不是简单的剪切。这些趋势可以通过考虑两种变形协议中软模式的不同程度的本地化来解释。
2015-09-04 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
Scaling Behavior of Anisotropy Relaxation in Deformed Polymers
绘制类比准弹性中子散射的范例，我们提出了一个通用的方法，通过使用小角中子散射定量研究变形聚合物中的结构各向异性弛豫的时空依赖性。实验和非平衡分子动力学模拟表明，在相对高的动量传递$Q$和较短的时间内，聚合物熔体的构象弛豫可以用一个简单的标度律来描述，弛豫速率与$Q$成正比.这种特殊的标度行为，这不能来自经典的劳斯和管模型，是一个令人惊讶的弱的直接影响的纠缠单链各向异性弛豫的微观机制的指示。
2018-05-09 cond-mat.soft
Boson peak, elasticity, and glass transition temperature in polymer glasses: Effects of the rigidity of chain bending
超低频振动谱（玻色子峰）和非仿射弹性响应是玻璃最重要的特性。在这里，聚合物玻璃的振动和机械性能的检查，通过使用粗粒度的分子动力学模拟，特别注意的聚合物链的弯曲刚度的影响。随着刚性的增加，系统在较高的温度下（在恒定压力下）经历玻璃化转变，这降低了玻璃相的密度。的弹性模量，这是由密度的降低和刚度的增加控制，显示出非单调依赖于刚性的聚合物链，所产生的非仿射分量。此外，在振动态密度中观察到明显的玻色子峰，其取决于宏观剪切模量$G$。具体地，玻色子峰值频率被缩放为$ω_\mathrm{BP} \propto \sqrt{G}$。这些结果提供了玻色子峰，剪切弹性，和玻璃化转变温度之间的正相关性。
2019-08-05 cond-mat.mtrl-sci 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
Critical yielding rheology: from externally deformed glasses to active systems
在过去的十年里，许多研究工作都集中在理解无序材料的流变学，并提出了一些理论预测，关于他们的屈服行为。然而，没有多少实验或分子动力学模拟专门用来检验这些理论预测。在这里，我们使用计算机模拟研究两种不同的加载方案下的屈服过渡：标准的简单剪切动力学，和自我推进，密集的主动系统。在主动系统中，当自推进力增加时，如预期的那样观察到屈服转变。然而，在接近所谓的“堵塞点”时，软球填料的坚固性丧失，纯液体状态存在的自推进范围似乎消失了。这种“主动屈服”转变与剪切流的一般屈服转变有相似之处。Herschel-Bulkley定律在两种加载情况下都被观察到，两者之间的临界标度指数有明显的差异，表明在不同的驾驶条件下存在不同的普适性类的屈服转变。此外，我们提出了直接测量的长度和时间尺度的驾驶情况。从最近的文献与理论预测的比较表明，我们的数值结果不一致。
2021-06-26 cond-mat.soft
Tailoring the flow of soft glasses by soft additives
我们研究玻璃化和熔融的不对称星型聚合物混合物相结合的流变测量模式耦合理论。我们确定了两种类型的玻璃态，{ \it单}玻璃，其中的小组件是流体中的玻璃基质的大的和{ \it双}玻璃，其中两个组件都玻璃化。小星形聚合物的加入导致{ \it both}玻璃的熔融，并且熔融曲线对星形-星形尺寸比具有非单调依赖性。这一现象为从外部控制软物质系统的流变行为开辟了新的途径。
2005-11-15 cond-mat.soft
Measurement of the depth-dependent local dynamics in thin polymer films through rejuvenation of ultrastable glasses
本研究利用稳定玻璃薄膜等温复壮的转变前沿作为纳米级探针，测量聚苯乙烯等薄膜随深度变化的过冷弛豫动力学，揭示表面增强迁移层及其对膜厚性质的控制作用。
2023-12-11 cond-mat.soft
Strain hardening in bidisperse polymer glasses: Separating the roles of chain orientation and interchain entanglement
通过研究不同长度的链的混合物，分离了缠结和链取向对玻璃态聚合物应变硬化的影响。模拟结果表明，在单分散体系和双分散混合物中，即使是缠结链和非缠结链混合，给定链长的分子的取向也是相同的。此外，混合物中的应力等于单分散体系中应力的加权平均。这些结果表明，链有助于独立的应变硬化，链取向是由与周围的玻璃的局部相互作用确定的，并且缠结在通常研究的应变范围内在应变硬化中至多起间接作用。我们讨论这些结果的背景下，最近的微观理论。
2009-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Overaging with stress in polymer glasses? Faster segmental dynamics despite larger yield stress!
University of Wisconsin−Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
该研究针对PMMA玻璃，发现应力下老化的样品屈服应力更高但链段动力学更快，修正了屈服应力与结构弛豫时间的简单函数关系及过老化的相关理论模型。
2026-08-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Enthalpy recovery in semicrystalline polymers
推导了聚合物玻璃热跃后焓恢复的本构方程。该模型是基于合作松弛理论的一个版本的捕获概念。结果表明，存在一定的临界温度和一定的临界结晶度，在此温度以上，能量分布变得均匀，结构弛豫停止。
2000-04-04 cond-mat.soft
Understanding the scaling of boson peak through insensitivity of elastic heterogeneity to bending rigidity in polymer glasses
非晶材料表现出特殊的机械和振动性质，包括非仿射弹性响应和过量振动状态，即，所谓的玻色子峰对于聚合物玻璃，这些性质被认为是受组成聚合物链的弯曲刚度的影响。在我们最近的工作中[Tomoshige等人，Sci. Rep. 9 19514（2019）]，我们揭示了振动性质的变化与整体弹性性质之间的简单关系：玻色子峰的响应仅与整体剪切模量的响应成比例。这一观察结果表明，局部剪切模量分布的空间不均匀性对弯曲刚度的变化不敏感。在这里，我们通过直接测量局部剪切模量分布来证明弹性不均匀性的不敏感性。我们还研究了横向声波传播，这也是规模只与全球剪切模量。通过这些分析，我们得出的结论是，弯曲刚度不改变局部剪切模量分布的空间异质性，这产生的振动和声学特性，仅由聚合物玻璃的全局剪切模量控制。
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fingerprinting molecular relaxation in deformed polymers
大分子的流动和变形在自然界和工业中普遍存在，在宏观和微观尺度上理解这一现象具有重要的基础和实际意义。在这里，我们提出了一个一般的数学框架，它可以用来提取，从散射实验，变形聚合物的分子松弛的制定。通过结合和适度扩展文献中的几个关键概念成分，我们展示了如何各向异性单链结构因子可以分解的球谐函数和实验重建从其截面上的散射平面。由此产生的波数依赖的膨胀系数构成的大分子变形的特征指纹，允许在微观水平上的聚合物动力学的详细检查。我们应用这种方法来调查一个长期存在的问题，在聚合物物理纠缠聚合物的分子松弛后，一个大的步骤变形。Doi和Edwards的经典管理论预测了变形后立即发生的快速链回缩过程，随后通过爬行机制发生缓慢的取向弛豫。通过分析纠缠聚苯乙烯小角中子散射的二维各向异性谱的精细特征，对大分子流动和变形的管理论的基石链收缩假说进行了严格的检验。结果表明，与链回缩机制的独特的散射模式没有实验观察到。这一结果要求从根本上修订目前的理论图片的非线性流变行为的纠缠聚合物液体。
2017-05-18 cond-mat.soft
Microscopic Aspects of Stretched Exponential Relaxation (SER) in Homogeneous Molecular and Network Glasses and Polymers
由于SER理论仍然是一项正在进行的工作，这种现象本身可以说是科学中最古老的未解决的问题，因为它始于1847年的Kohlrausch。许多电学和光学现象都表现出SER，探测弛豫I（t）~ exp[-（t/τ）β]，0 < β < 1。在这里，τ是一个材料敏感参数，用于讨论化学趋势。“形状”参数β是无量纲的，起着非平衡标度指数的作用;它的值，特别是在玻璃中，既有实际意义，又有理论意义。SER的数学复杂性是这样的，直到20世纪70年代才实现了对这个特殊函数的严格推导。20世纪70年代许多开创性工作的重点是电子电荷的空间弛豫，但SER是一种普遍现象，今天玻璃和深度过冷液体的原子和分子弛豫提供了最可靠的数据。随着数据库的增长，对定量理论的需求也在增加;这一需求最终被扩散到陷阱拓扑模型所满足，它产生了一个非常简单的形状参数β的表达式，由d*/（d* + 2）给出。乍一看，这个表达式似乎与d/（d + 2）相同，其中d是最初导出的实际空间维度。然而，最初的模型未能解释大部分数据库。在这里，早期评论的主题，基于观察，在存在短程力的情况下，只有d* = d = 3是实际的空间维度，而对于混合的短程和长程力，d* = fd = d/2，被应用于四个新的壮观的例子，事实证明，SER不仅用于质量控制的目的，也是为了在新的语境中定义玻璃杯的含义。（请参阅正文中的完整摘要）
2010-05-04 cond-mat.soft
Mixed equilibrium/nonequilibrium effects govern surface mobility in polymer glasses
通过空间分辨Tg测量和分子动力学模拟，揭示冷却时从平衡到近表面非平衡玻璃物理的交叉，改变Tg梯度形式，对理解纳米结构玻璃性质及重释实验数据有重要意义。
2024-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Strain Hardening of Polymer Glasses: Entanglements, Energetics, and Plasticity
模拟被用来研究聚合物玻璃中应变硬化的微观起源。虽然在很宽的温度范围内的应力-应变曲线可以拟合熵网络模型预测的函数形式，但许多其他结果与这些模型的物理图像根本不一致。应力太大而不能成为熵，并且与温度有错误的趋势。在大应变下，最引人注目的硬化反映了能量的增加，因为链在纠缠之间被拉紧，而不是熵的变化。当加热到玻璃化转变温度以上时，只有在变形样品的形状恢复过程中才观察到弱的熵应力。虽然短链不形成缠结网络，但它们表现出部分形状恢复、取向和应变硬化。所有链长的应力崩溃时，对链拉伸的微观措施，而不是宏观拉伸绘制。热对应力的贡献与通过链间键的断裂和重整测量的塑性速率成正比。这些观察结果表明，应变硬化的正确微观理论应该基于玻璃态物理学，而不是橡胶弹性。
2008-01-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Avalanche properties at the yielding transition: from externally deformed glasses to active systems
该研究通过软粒子准静态数值模拟，对比被动与主动形变场景下的屈服雪崩特性，发现雪崩分布指数具普适性，流动曲线差异或源于雪崩传播的动力学效应。
2023-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Cracking in polymer glasses and evolution at zero stress: Highlighting discrete long time scale relaxations
研究了无缺口玻璃态聚合物的断裂起始以及玻璃态下零应力下的演化。共焦显微镜观察和自相关方法被用来表征试样的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）在室温下加载，随后卸载。在零应力松弛过程中的形态和裂纹的位置提交到伸长率高达8%的演变报告和分析。裂纹（纵向裂纹、横向裂纹和银纹）主要发生在离表面10微米厚的层内，而不在本体中延伸。结果表明，应变场继续发展没有应力，它可以描述为一个间歇性的位移场的收缩。相应地，银纹或微空洞的数量在加载后的零应力松弛状态下增加。收缩所涉及的时间尺度是几天的量级，因此报告了迄今为止未知的非常缓慢的弛豫时间尺度。
2014-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Spectral Route to Directed-Polymer Glasses
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；School of Science, Constructor University（康斯坦茨大学理学院）；Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系）
本研究针对定向聚合物玻璃模型，通过将问题转化为填充单聚合物转移矩阵乘积的对数本征值，获得了与复制理论预测一致的结果，为该模型的数值检验提供了新的谱学途径。
2026-08-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous properties of the local dynamics in polymer glasses
纳米科学的出现增加了能够探测材料的非常局部结构的实验的重要性，特别是对于无序和异质系统。这在技术上很重要;例如，玻璃状聚合物的纳米级结构与它们的宏观物理性质直接相关。我们已经发现了一个局部的，高频动态过程可以用来监测，甚至预测玻璃状聚合物的宏观行为。通过不同的化学和热力学途径玻璃化的聚乙烯在玻璃态下表现出不同的密度。我们发现，一个高频率的弛豫模式（Johari-Goldstein过程涉及的链骨架的片段的局部运动）的速率和振幅可以与密度相关或反相关。这意味着，无论是未被占用的（自由）体积，也没有组态熵控制在任何一般意义上的局部动力学。相反，是局部密度波动的幅度构成了这些纳米尺度运动的基础。我们展示了如何的动力学和密度波动的属性都可以解释在一个不对称的双势阱。最后，由于波动的宏观性质的基础上，我们认为，后者的信息应该是从本地动态的表征。
2008-11-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
Nonlinear mechanics of thermoreversibly associating dendrimer glasses
我们建立了三价树枝状聚合物网络玻璃的力学模型，重点研究了它们的能量耗散性质。采用粘性粘结（SB）强度和动力学的各种组合。这些系统的韧性（工作断裂）显示出令人惊讶的变形协议的依赖性，不同的关联参数优化不同的属性。特别地，“强、慢”SB优化强度，而“弱、快”SB通过变形期间的自愈合优化延展性。我们将这些观察到的断裂，改造，和合作伙伴切换的SBs在变形过程中。这些研究为制备具有可定制力学性能的缔合聚合物网络玻璃指明了方向。
2013-08-06 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
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
Strain localisation above the yielding point in cyclically deformed glasses
我们研究了模型玻璃在循环非热准静态变形下的屈服行为，计算表明，屈服的特点是剪切带的不连续外观，其宽度约为10个粒子直径在其开始时，应变得到本地化。应变局部化伴随着能量的相应变化，以及剪切带中密度的降低。我们表明，玻璃保持良好退火的剪切带外，而能量对应于最高可能的能量最小值在给定的密度内的剪切带。表征屈服状态的颗粒的扩散运动被限制在剪切带中，剪切带的平均位置显示重复循环的运动。在剪切带外，颗粒运动是亚扩散的，但仍然是有限的。尽管其外观的不连续性，剪切带是可逆的，在这个意义上，在循环变形的幅度降低到低于屈服值导致愈合和消失的剪切带。
2018-06-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Shear-stress fluctuations and relaxation in polymer glasses
我们通过分子动力学模拟研究了粗粒聚合物玻璃模型，重点关注（准静态和动态）剪切应力波动作为温度T和采样时间的函数$Δt$。使用对剪切模量和剪切应力松弛模量$G(t)$的应力波动关系$μ_{sf}$的贡献（每个剪切平面的时间平均）的（整体平均）期望值来表征线性响应。使用100个独立的配置，我们注意各自的标准偏差。虽然整体平均模量$μ_{sf}(T)$随着所有$Δt$采样的T的增加而连续降低，但其标准偏差$δμ_{sf}(T)$是非单调的，在玻璃化转变处具有显著的峰值。因此，剪切模量是连续的还是在玻璃化转变处具有跳跃奇异性的问题是不适定的。为了证明我们的系统的有效时间平移不变性，$μ_{sf}$和相关量的$Δt$依赖性可以使用$G(t)$上的加权积分来理解。这意味着剪切粘度$η(T)$可以容易地从$1/Δt$获得-$μ_{sf}$在玻璃化转变以上的衰减。
2017-11-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reversing strain deformations probe mechanisms for enhanced segmental mobility of polymer glasses
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
该研究通过光学探针重取向测量与纯力学测量，探究反向应变变形对聚合物玻璃链段流动性的影响，发现屈服应变60%及以上变形可引发老化机制，且与理论模拟结果相符。
2026-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fracture initiation in silicate glasses via a universal shear localization mechanism
ESPCI Paris, PSL University, CNRS, Sorbonne University（巴黎高等物理化工学院、PSL大学、法国国家科学研究中心、索邦大学）；Nippon Electric Glass（日本电气玻璃株式会社）；CNRS, INSA Lyon（法国国家科学研究中心、里昂国立应用科学学院）
研究通过实验和分子动力学模拟揭示了硅酸盐玻璃中剪切流对断裂起始的关键作用，并发现其与断裂局部化现象存在显著关联。
2026-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mechanical Behaviour of Glasses and Amorphous Materials
广泛的材料可以微观上无序的固体形式存在，称为非晶态固体或玻璃。这类材料--氧化物玻璃和金属玻璃、聚合物玻璃以及软固体如胶体玻璃、乳液和颗粒填料--在各种情况下都可用作结构材料。它们的变形和流动行为与许多其他方面有关。除了与这些固体的形成有关的基本问题之外，理解它们的机械行为因此是有趣的，并且对于它们作为材料的使用具有重要意义。特别是，非晶态固体的塑性和屈服行为的本质已被积极地研究。不同的非晶态固体表现出明显不同的行为，并且与晶体材料的行为在性质上不同。最近研究的一个目标是理解非晶塑性的统一特征，并了解它们之间的明显差异。我们总结了一些最近在这方面的进展。我们专注于从计算机模拟研究中获得的见解，特别是那些采用振荡剪切变形的模型玻璃。
2021-08-19 cond-mat.soft
Evolution of entanglements during the response to a uniaxial deformation of lamellar triblock copolymers and polymer glasses
采用粗粒分子动力学模拟，研究了层状结构下苯乙烯-（嵌段）-丁二烯-（嵌段）-苯乙烯（SBS）三嵌段共聚物在玻璃态（S）/橡胶态（B）交替层结构变形时相互缠结的演化.通过改变每个阶段之间的循环链的数量，即非交叉链，可以生成不同类型的S/B接口定义。一个特定的边界驱动拉伸应变协议已被开发，以模仿“真正的”实验和测量的应力-应变曲线。相同的协议也适用于一个参考状态，包括在一个定向玻璃态均聚物，以及各向同性玻璃态聚合物。在整个变形过程中，从未变形的样品的初始相互纠缠的演变进行了监测。它示出了所有考虑的系统，初始缠结主要参与的应力-应变曲线的预屈服制度，该网络在应变硬化制度脱粘。对于具有非零交叉链的三嵌段，交叉链的数量越少，初始纠缠网络在后屈服区的记忆效应越长。在飞行中的纠缠分布，离开postyield政权，描绘记忆效应和长时间的相关性在应变硬化制度。对于三嵌段，环链加强了这些效果。
2011-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Crossover of aging dynamics in polymer glass: from cumulative aging to non-cumulative aging
通过测量聚合物玻璃聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）在$T_2$和$T_1$两个温度之间的温度偏移$ΔT$（$\le $ 20 K）后在固定频率下的交流介电极化率，研究了其老化行为。使用双温（$T$ -）位移测量，随着$ΔT$的增加，可以观察到从累积老化到非累积老化的交叉。基于激活动力学给出的动力学相干长度的增长规律，我们得到了正、负$T$位移的唯一相干长度。讨论了聚合物玻璃中存在温度混沌的可能性。
2008-01-05 cond-mat.soft
Inherent Structure Energy is a Good Indicator of Molecular Mobility in Glasses
与通过液体冷却制备的玻璃相比，通过物理气相沉积制备的玻璃可以显示出更大的动力学稳定性和更低的焓。虽然折合焓经常被用作稳定性的量度，但不清楚稳定性的动态量度是否提供相同的观点。在这里，我们研究动态气相沉积和液体冷却的玻璃薄膜，使用分子模拟的珠弹簧聚合物模型，以及在二维和三维的Lennard-Jones二元混合物。我们证实，在气相沉积玻璃的动力学确实是慢于普通玻璃。我们进一步表明，固有的结构能量是一个很好的记者的本地动态，和老化的系统和玻璃制备的冷却速度逐渐变慢，表现出相同的行为气相沉积材料时，他们都有相同的固有结构能量。这些研究结果表明，从能量测量推断的稳定性也表现在动态可观测值中，并且它们加强了气相沉积过程为创建稳定的玻璃提供了有效策略的观点。
2016-04-04 cond-mat.soft
Glasses in hard spheres with short-range attraction
我们报告了一个详细的实验研究的结构和动力学的玻璃态在硬球与短程吸引。该系统是一个悬浮液的近硬球胶体颗粒和非吸附性线性聚合物，诱导耗尽之间的吸引力的颗粒。结晶的观察揭示了一个重入的玻璃化转变。静态光散射表明，在增加吸引力的静态结构因子的连续变化。动态光散射的结果，其中包括11个数量级的时间，是一致的存在两种不同的玻璃，那些占主导地位的粒子间的排斥和笼，和那些占主导地位的吸引力。接近于模式耦合理论预测的这种系统的“A3点”的样品显示出非常慢的对数动力学。
2003-08-13 cond-mat.soft
Ultimately deformed double-network gels possess positive energetic elasticity
针对橡胶状聚合物网络弹性来源问题，该研究通过热力学分析发现双网络凝胶在单轴极限变形下由熵弹性转变为内能驱动弹性，并建立考虑能量贡献的模型再现其应力-应变温度依赖。
2024-08-05 cond-mat.mtrl-sci 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
Axiomatic Theories of Intermediate Phases (IP) and Ideal Stretched Exponential Relaxation (SER)
复杂系统的最简理论大致有两类：平均场理论和公理化理论。到目前为止，所有关于简单系统所不具备而复杂系统所固有的性质的理论，如IP和SER，都是公理化的。SER是150年前由Kohlrausch发现的玻璃的典型复杂时间特性，现在几乎普遍在微观均匀的复杂非平衡材料（强网络和脆弱的分子玻璃，聚合物和共聚物，甚至电子玻璃）中观察到。Scher-Lax陷阱模型（1973）是电子SER的典范;对于分子SER，Phillips（3RCS 1995）确定了两个“神奇”形状分数β= 3/5和3/7，这一点在本文回顾的许多后来的实验中得到了证实。在涉及离子传导的介电SER频域中，熔盐和玻璃也有特殊的β值，由于存在强制电场，所以略有不同，但可以理解。
2005-05-18 cond-mat.soft
RFOT theory for glassy dynamics in a single condensed polymer
具有相似自由能的单个凝聚聚合物（SCP）的紧密结构的数量随聚合度呈指数增长。与结构玻璃（SG）类似，我们预计在低温下，链松弛应通过紧凑的亚稳态之间的活化转变而发生。通过发展的SCP是线性耦合到一个参考状态的状态，我们表明，低于动态转变温度（$T_d$），SCP被困在一个亚稳态导致缓慢的动态。在较低的温度下，$T_K \ne 0$，构型熵消失，导致热力学随机一级理想玻璃化转变。弛豫时间服从Vogel-Fulcher-Tamman定律，在$T=T_0 \approx T_K$处发散。这些发现与随机一阶跃迁理论相一致，表明SCP和SG具有相似的普适性。
2020-09-11 cond-mat.soft
Inducing mechanical self-healing in glassy polymer melts
本研究通过数值模拟发现，受控振荡变形可增强玻璃态聚合物熔体的局部分子迁移率，从而诱导裂纹修复并恢复原始机械性能，建立了一种玻璃中自修复的通用物理机制。
2024-04-17 cond-mat.soft
Polyelectrolytes polarization in non-uniform electric fields
微流体中聚合物的拉伸动力学是聚合物科学家特别感兴趣的。作为带电聚合物，通过施加均匀或不均匀的电场，可以使双链体从其卷曲的平衡构型变形为延伸的链。利用混合格子Boltzmann-分子动力学模拟，我们研究了在非均匀场中，凝聚态反离子对聚合物拉伸的贡献。作为应用，我们讨论了当驱动力为外加电场时的易位现象和熵陷阱。
2014-11-16 cond-mat.soft
Clustering of entanglement points in highly strained polymer melts
采用分子动力学模拟方法，对聚合物熔体中珠簧链的大变形进行了研究。应用原始路径分析的强变形的聚合物熔体，拓扑约束的作用在高度缠结的聚合物熔体进行了研究和量化。我们发现，拉伸链的原始路径（PP）的整体，大规模的构象遵循仿射变形，而沿着PP的纠缠点的数量和分布不。变形后，链的PP在平行和垂直于伸长的两个方向上收缩。在进一步的放松，我们观察到一个长寿命的纠缠点集群。与延迟的弛豫时间一起，这导致熔体中拓扑约束的亚稳不均匀分布。
2019-05-31 cond-mat.soft
Deviatoric Stress Driven Transient Melting Below the Glass Transition Temperature in Shocked Polymers
聚合物在其玻璃化转变温度附近和以下的松弛由一系列具有宽范围时间尺度的相关单元过程控制。冲击载荷的快速变形速率可以抵消这些过程中的一个重要部分，导致在橡胶的动态玻璃化转变。在这封信中，我们报告了相反的情况，即玻璃态聚合物在冲击载荷下的瞬时熔化。冲击波阵面附近的大的偏应力诱导快速过渡的骨干二面角和聚合物熔体的应力松弛特性。这是其次是较慢的松弛预期的眼镜。
2022-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multi-step deformation experiment and development of a model for the mechanical behavior of polymeric glasses
Purdue University（普渡大学）
该研究通过四步变形实验挑战传统玻璃态聚合物力学模型的假设，结合光漂白光学实验排除部分卸载时分子迁移率降低的可能，开发了以高效堆积材料分数为内部变量的新模型，可描述相关实验。
2026-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
