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
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
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
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
We present computer simulations of a dynamic Monte Carlo algorithm for polymer chains on the FCC lattice which takes explicitly into account the possibility to overcome topological constraints by controlling the rate at which nearby polymer strands may cross through each other. By applying the method to systems of interacting ring polymers at melt conditions, we characterize their structure and dynamics by measuring, in particular, the amounts of knots and links which are formed during the relaxation process. In comparison to standard melts of unknotted and unconcatenated rings, our simulation…
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
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
The dynamics of ring polymer melts are studied via molecular dynamics simulations of the Kremer-Grest bead-spring model. Rouse mode analysis is performed in comparison with linear polymers by changing the chain length. Rouse-like behavior is observed in ring polymers by quantifying the chain length dependence of the Rouse relaxation time, whereas a crossover from Rouse to reptation behavior is observed in linear polymers. Furthermore, the non-Gaussian parameters of the monomer bead displacement and chain center-of-mass displacement are analyzed. It is found that the non-Gaussianity of ring pol…
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
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
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
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
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
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
Structural and conformational dynamics of supercooled polymer melts: Insights from first-principles theory and simulations
我们报告的珠弹簧模型和模式耦合理论计算的结构和构象动力学的过冷，无缠结的聚合物熔体的模拟结果之间的定量比较。我们发现半定量的模拟和理论之间的协议，除了发生在中间长度尺度之间的压缩性高原和静态结构因子的无定形晕的过程。我们的研究结果表明，在玻璃形成的熔体中的缓慢松弛的发病可以描述的单体笼补充链连接。此外，一个统一的原子描述玻璃逮捕和构象波动（渐近）遵循劳斯模型，出现从我们的理论。
2007-12-05 cond-mat.soft
Universal time and length scales of polar active polymer melts
该研究通过多尺度分析对比极稀与极密条件下极性活性聚合物的构象与动力学，揭示了两类体系共有的普适特征长度与时间标度，证明其熔体动力学仅由自推进强度而非缠结控制。
2024-04-12 cond-mat.soft
Reptational dynamics in dissipative particle dynamics simulations of polymer melts
了解聚合物液体的复杂粘弹性性质仍然是材料科学和软物质物理中的一个挑战。在这里，我们提出了一个简单的和计算效率高的标准，在聚合物液体的拓扑约束使用耗散粒子动力学（DPD）。同样的方法也适用于其他软势模型。对于短链，模型正确地再现了类Rouse动力学，而对于较长的链，随着链长的增加，动力学变得爬行-这是使用标准DPD或其他粗粒度软势方法无法实现的。重要的是，不需要添加新的长度尺度或力。
2005-12-12 cond-mat.soft
Flow-History-Dependent Behavior in Entangled Polymer Melt Flow with Multiscale Simulation
聚合物熔体表现出与流动历史相关的行为。为了清楚地表明这种行为，我们研究了缠绕的聚合物熔体围绕两个圆柱体的流动行为，这两个圆柱体沿着二维周期系统中的流动方向串联放置。在该系统中，下游侧的圆柱体周围的聚合物状态与上游侧的另一圆柱体周围的聚合物状态不同，因为前者具有在上游侧的圆柱体周围通过时经历的应变的记忆，而后者没有记忆。因此，两个圆柱体周围的剪应力分布是不同的。此外，我们还发现，当所施加的外力一定时，平均流速随两圆柱之间距离的增加而减小。虽然这种行为与牛顿流体的行为一致，但流动历史相关的行为增强了流动阻力的降低。
2011-10-05 cond-mat.soft
Relating Chain Conformations to Extensional Stress In Entangled Polymer Melts
非线性拉伸流动在聚合物加工中很常见，但在理论上仍然具有挑战性，因为链的剧烈拉伸使缠结网络远离平衡变形。在这里，我们提出了粗粒度的模拟的拉伸流动在缠结聚合物熔体的Rouse-Weissenberg数$Wi_R=0.06$ - $52$和Hencky应变$ε\geq6$。模拟再现了拉伸粘度随时间、速率和分子量的实验趋势。分子结构的研究表明，随着$Wi_R$的增加，限制管的伸长和变薄。在平衡纠缠长度处，应力的增加与链熵的减小在数量上是一致的。粘度的分子量依赖性趋势与从牛顿极限到高速率极限的交叉有关，该交叉随链长不同地缩放。
2018-06-25 cond-mat.soft
The widely used double-bridging hybrid (DBH) method for equilibrating simulated entangled polymer melts [R. Auhl et al., J. Chem. Phys. v. 119, p. 12718, 2003] loses its effectiveness as chain stiffness increases into the semiflexible regime because the energy barriers associated with double-bridging Monte Carlo moves become prohibitively high. Here we overcome this issue by combining DBH with the use of core-softened pair potentials. This reduces the energy barriers substantially, allowing us to equilibrate melts with $N \simeq 40 N_e$ and chain stiffnesses all the way up to the isotropic-nem…
2021-11-18 cond-mat.soft
Low-entangled UHMWPE melt: analytical model and computer simulations
在这项工作中，我们开发了一个理论模型来描述聚合的非常长的大分子与同时沉淀。作为我们模型的参考系，我们考虑UHMWPE聚合过程，通过均相催化和分子量高于$10^6$单体。我们推导出系统中的纠缠长度的时间依赖性，并评估聚合速率和引发剂的分数如何影响这种依赖性。我们发现，引发剂的分数的减少导致增加的平均缠结长度在完全聚合后的熔体中。计算机模拟结果的支持，并在原则上可以适用于广泛的聚合材料，结晶和无定形。
2020-01-15 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
Are polymer melts "ideal"?
人们普遍认为，在浓溶液或熔体中，高分子量聚合物显示无规行走构象性质，随后的键之间没有长程相关性。这种记忆的缺失意味着，例如，沿着链被$s$单体分开的两个键的键-键关联函数$P(s)$应该随着$s$呈指数衰减。单分散链和自组装（基本上是弗洛里尺寸分布）平衡聚合物的数值结果和理论参数，我们证明，一些长程相关性仍然是由于链的连接性和不可压缩性的熔体所造成的链的自相互作用。我们发现，例如，$P(s)$在代数上衰变为$s^{-3/2}$，这与众所周知的液体中的长程速度相关性有着深刻的类比。我们的研究提出了一个精确的方法，获得统计段长度\bstar在计算机实验。
2006-10-13 cond-mat.soft
Monte Carlo Simulation of Dense Polymer Melts Using Event Chain Algorithms
我们提出了一个有效的蒙特卡罗算法的密集的硬球聚合物熔体使用集群移动，称为事件链，它允许一个拒绝免费治疗的排除量的非晶格模拟。事件链还允许在聚合物熔体中有效制备初始构型。我们并行化的事件链蒙特卡罗算法，以进一步提高模拟速度，并建议额外的本地拓扑变化的动作（“交换”的动作），以加速平衡。通过与其他Monte Carlo和分子动力学模拟的比较，我们验证了事件链算法再现了熔体中聚合物链的正确平衡行为。通过比较聚合物内扩散的时间尺度，我们表明，事件链蒙特卡罗算法可以实现模拟速度相比，优化的分子动力学模拟。事件链蒙特卡罗算法在短时间尺度上表现出劳斯动力学。在没有交换的情况下，我们发现爬行动力学的中间时间尺度长链。
2015-07-23 cond-mat.soft
Disentanglement Effects on the Welding Behaviour of Polymer Melts during the Fused-Filament-Fabrication Method for Additive Manufacturing
尽管3D打印有可能改变制造工艺，但打印零件的强度通常无法与传统制造零件相媲美。熔丝制造方法涉及熔化热塑性塑料，然后逐层挤出熔化的粘弹性材料以制造三维物体。层间焊缝的强度由熔体穿过界面的相互扩散和缠结控制。然而，随着印刷层向玻璃化转变温度冷却，扩散减慢。扩散还受到喷嘴中的高剪切速率的影响，其在焊接之前使聚合物微结构显著变形并解开。在本文中，我们模型的非等温聚合物松弛，缠结恢复，和扩散过程中发生的挤出后，调查的影响，典型的打印条件和无定形（非结晶）聚合物流变学的最终焊缝结构。虽然我们发现焊接厚度是聚合物尺寸的顺序，焊接的结构是各向异性的，相对解缠结;焊接处的机械强度降低归因于这种较低程度的缠结。
2017-03-27 cond-mat.soft
Microscopic Theory for the Dynamics of Unentangled and Entangled Polymer Melts
合作动力学的朗之万方程代表了聚合物熔体的动态与链的聚合度增加，涵盖了整个范围的行为从非纠缠的纠缠政权。该方程描述了一组互穿聚合物的运动，所述互穿聚合物通过有效势相互作用，所述有效势由高分子液体内部的聚合物间势的多体耦合产生。由于纠缠的存在而导致的动力学的限制由有效单体间势来解释，该有效单体间势为零，直到属于不同链的两个单体之间的距离达到特征值d。在该距离处，通过有效的硬核排斥施加约束，该硬核排斥表示缠结在减缓单体的相对扩散中的效果。随着时间的推移，由于链的相互扩散，约束松弛。相同的电势作用于未缠结和缠结的聚合物链，但短链不受影响，因为它们的松弛速度比它们经历的电势的存在更快。与中子自旋回波实验的聚乙烯熔体的比较表明定量协议的理论与时间相关的非相干散射函数的各种样品中的非纠缠和纠缠制度。
2015-09-28 cond-mat.soft
Bond disorder, frustration and polymorphism in the spontaneous crystallization of a polymer melt
用分子动力学方法模拟了高分子熔体的等温、等压自发结晶过程。阻挫是通过键长和非键势最小值的位置设定的两个不相称的长度尺度引入的。显着的多态性与相当大的键无序，扭曲的局部包装和全球单体的安排进行观察。以下方面的分析：i）表征整体和局部顺序的取向序参量和ii）单体的次近邻的角分布得出多晶型物以扭曲的Bcc样晶格排列的结论。
2018-11-16 cond-mat.soft
Slowing down of ring polymer diffusion caused by inter-ring threading
长环聚合物在熔体中的扩散比其内部结构的重组慢得多。虽然在长环聚合物中没有观察到缠结的直接证据，但与线性聚合物熔体不同，环之间的螺纹被怀疑是环聚合物扩散减慢的主要原因。然而，由于两个环没有链端，因此难以限定两个环之间的螺纹构造。在这项工作中，通过使用分子动力学模拟和应用一种新的分析方法，环状聚合物的螺纹动力学的证据。模拟结果进行了分析的持久性和交换时间，已被证明是有用的研究玻璃态系统的非均相动力学的统计。我们发现环状聚合物熔体的穿线时间随聚合度的增加比线性聚合物熔体的快。这表明，螺纹环聚合物不能扩散，直到脱螺纹事件发生，这导致环聚合物扩散减慢。
2015-10-20 cond-mat.soft
Deformation of an Amorphous Polymer during the Fused-Filament-Fabrication Method for Additive Manufacturing
3D打印正在迅速成为原型设计和创建定制消费品的有效手段。打印聚合物熔体的最常见方法是熔丝制造（FFF），并且涉及通过加热的喷嘴挤出热塑性材料;然后逐层构建材料以制造三维物体。在典型的打印条件下，熔体在FFF喷嘴内经历高应变速率，这能够显著地拉伸和定向聚合物分子。在本文中，我们模拟了无定形聚合物熔体在挤出过程中的变形，其中流体必须使90 $^\text{o}$转。熔体描述的Rolie-Poly模型，它允许流动引起的缠结密度的变化的修改版本。打印层的横截面中的复杂聚合物配置被量化和可视化。涉及角流几何形状的沉积过程占主导地位的变形和显着解缠结的熔体。
2017-01-18 cond-mat.soft
Unraveling the glass-like dynamic heterogeneity in ring polymer melts: From semi-flexible to stiff chain
本研究通过分子动力学模拟探究链刚度与单体密度对环形聚合物熔体动静态行为的影响，发现非高斯性随密度和刚度增强，回转半径与密度的关系受链刚度调控，且键断裂动态非均匀性与非高斯性耦合，为理解其动力学机制提供新见解。
2023-08-09 cond-mat.soft
