A Hybrid Model of Rubber Elasticity in Simple Extension
本文提出了一个描述非晶和结晶聚合物弹性橡胶行为的相关模型，并以简单拉伸为例进行了验证。考虑了聚合物链在宏观弹性形变中的熵运动和能量运动。该模型显示了从熵到能量弹性的连续过渡，而没有由聚合物链的有限延伸性引起的常见奇异性。一个多尺度的分子方法，最近的文献概念的基础上，已被用于连续参数的评价。对于结晶聚合物，一个简单的模型是开发的应力诱导结晶，它描述了长，针状聚合物晶体的形成所造成的应力增强。
2004-08-13 cond-mat.soft
A Tube Model of Rubber Elasticity
高分子缠结导致了稠密溶液或熔体中相邻链之间复杂的拓扑约束和相互作用。纠缠可以用平均场的方法来处理，在著名的爬行模型中，因为它们有效地将每个单独的链限制在管状几何中。在聚合物网络中，由于交联阻止了蠕动约束的释放，缠结获得了不同的拓扑意义，并对所得的机械响应具有更强的影响。我们应用爬行动力学的经典思想来计算缠结橡胶网络的有效橡胶弹性自由能。然后，我们将结果与其他理论方法进行比较，并建立了一个特别密切的映射与箍模型，同样很好地描述实验数据。本文提出的一致蠕动理论为进一步发展应力松弛动力学理论提供了条件。
2001-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-entropic theory of rubber elasticity: flexible chains grafted on a rigid surface
研究了刚性平面上接枝的柔性单链和非相互作用的系留链系综的弹性响应。它表明，橡胶弹性熵理论导致的结论与实验数据不一致。提出了一种改进的传统方法，其中的端到端的分布函数（作为控制参数处理）被替换为一个链的平均能量。结果表明，这种细化确保了柔性链的力学行为的充分描述。数值模拟的结果进行了比较与观察单轴压缩的接枝链层，模型预测和实验数据之间的一个可以接受的协议。基于压剪联合作用的分析，提出了一种新的聚合物熔体在刚性壁面上减摩的微观机理。
2004-08-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Biaxial Deformations of Rubber: Entanglements or Elastic Fluctuations?
经典的橡胶弹性理论在大变形区域失效。其内在的物理机制一直是争论的焦点.在这项工作中，我们针对分别由Urayama 2和Kawabata 3合成的具有非常不同网络结构的三种不同聚合物网络的双轴应力-应变数据，测试了Xing、Goldbart和Radzi-hovsky 1最近提出的热弹性波动机制。我们发现，无论是双参数版本和单参数版本的XGR理论提供了令人满意的描述的弹性在整个变形范围内。为了进行比较，我们还使用Edwards和Vilgis的滑动链接模型拟合了相同的数据集，其中包含四个参数。两个理论的拟合质量被发现是可比的。
2010-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topological Interaction between Loop Structures in Polymer Networks and the Nonlinear Rubber Elasticity
我们数值研究了拓扑约束聚合物网络的非线性橡胶弹性。在Graessley和Pearson拓扑模型的基础上，提出了一种简单有效的描述拓扑效应的模型（GP模型）。重点是考虑了聚合物网络合成过程中的非平衡效应。我们引入了一个新的参数$γ$来描述聚合物环的纠缠熵的贡献，这可以从样品的结构特征来确定。根据单轴和双轴变形下的实验数据对模型进行了评价。因此，我们的模型表现出单轴的行为，这是常见的许多弹性体在各种变形制度，如Mooney-Rivlin的关系在小的延伸，应力发散的伸长极限和下降的应力在压缩。此外，它也是定性一致的双轴实验，这可以解释的几个理论模型。
2011-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-entropic theory of rubber elasticity: flexible chains with weak excluded-volume interactions
计算了具有弱排斥体积相互作用（其能量与热能相比很小）的柔性链网络的应变能量密度。建立了链段相互作用下不可压缩网络有限变形的本构方程。将这些关系应用于单轴和等双轴拉伸（压缩）的研究，并对应力应变图进行了数值分析。它表明，链内的相互作用（i）导致网络的杨氏模量的增加和（ii）诱导应力的增长（相比，一个适当的网络的高斯链），这变得相当大，在相对较大的伸长率。排除体积相互作用对弹性响应的影响强烈地依赖于变形模式，特别是在等双轴拉伸时比单轴拉伸时更明显。
2004-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonaffine rubber elasticity for stiff polymer networks
我们提出了一个理论的弹性交联刚性聚合物网络。刚性聚合物与柔性聚合物不同，是高度各向异性的弹性物体。与机械梁类似，刚性聚合物在弯曲时容易变形，而它们在拉伸力（“拉伸”）方面更硬。与以前的方法不同，网络弹性来自拉伸模式，我们的理论正确地解释了软弯曲响应。一个自洽的有效介质的方法是用来计算宏观弹性模量从微观表征的变形场的“软盘模式”-低能量弯曲激发，保持高度的非亲和性。表征出现的非亲和性的长度尺度由"纤维长度“$l_f$给出，定义为聚合物保持直的尺度。计算的剪切模量的标度特性与最近在二维模型网络中获得的模拟结果非常一致。此外，我们的理论可以应用于合理化散装流变学数据重构肌动蛋白网络。
2007-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Effect of chain length distribution on mechanical behavior of polymeric networks
网络链分布对弹性体力学性能的影响是橡胶力学中长期存在的问题之一。经典的橡胶弹性理论是建立在网络熵弹性假设的基础上的，网络的本构链是均匀长度的。硫化动力学理论、计算机模拟和间接实验测量都表明，硫化橡胶的微观结构是由长度随机分布的聚合物股线组成的。预期股线长度的多分散性控制橡胶的机械强度，因为过载的短股线在小变形下断裂并将载荷传递到较长股线。这一贡献的目的是提出一个简单的理论，橡胶力学，考虑到股线的长度分布和它的影响，散装故障的发病。
2017-09-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
On the crystallization Kinetics in Natural Rubber
在这篇文章中，我们介绍了一个框架来研究纳米微晶在聚合物基体中的生长数值。该框架结合了Flory熵弹性理论和常用于模拟晶体生长的相场方法。我们特别调查的晶体的生长动力学中存在的拓扑约束，如缠结或交联，并表明，根据拓扑约束和生长动力学之间的耦合，可以观察到各种结构：分支结构看起来像球晶或稳定的纳米微晶中观察到的应变诱导结晶。
2022-01-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A comparison of limited-stretch models of rubber elasticity
在本文中，我们描述了各种有限拉伸模型的非线性橡胶弹性，每个只依赖于左柯西-格林应变张量的第一个不变量，只有两个独立的材料常数。模型被描述为有限拉伸，或限制弹性，因为应变能和应力响应在第一不变量的有限值处变为无穷大。这些模型很好地描述了组成橡胶的聚合物链的有限伸展。我们讨论了Gent模型，它是最简单的有限拉伸模型，与实验符合得很好。然后描述了各种统计模型：单链，三链，四链和阿鲁达-博伊斯八链模型，所有这些模型都涉及逆朗之万函数。三链和八链模型之间的数值比较。接下来，我们比较各种模型，涉及近似的逆朗之万函数与确切的逆朗之万函数的八链模型。提出了一种新的近似模型，它与Cohen的原始模型一样简单，但更准确。我们表明，有效的八链模型可以被视为一个线性组合的新胡克和根特模型。Treloar的模型被证明有大约一半的百分比误差，我们的新模型，但它要复杂得多。为了完整性，引入了修改后的Treloar模型，但这只是比Treloar的原始模型稍微更准确。对于单轴拉伸、双轴拉伸、纯剪切和简单剪切变形，我们用图表的方式比较了这些模型的精度，并与Puso模型和八链模型的精度进行了比较。我们的近似值与文献中经常使用和描述的模型相比非常好，在大部分参数范围内具有最小的平均百分比误差。
2020-05-19 cond-mat.soft
To grow or to shrink: A tale of two rubber balloons
两个相同的橡胶气球部分充气（不同程度），并通过带阀门的软管连接。据发现，取决于球囊体积，当阀门打开时，空气将从较大（较满）球囊流向较小（较空）球囊，或从较小球囊流向较大球囊。这一现象被解释为气球的非理想橡胶弹性。构造了空气流动动力学的全相图。
2004-03-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Gent models for the inflation of spherical balloons
我们重新审视非线性弹性的一个标志性变形：橡胶球薄壳的膨胀。我们使用3参数穆尼和根特-根特（GG）唯象模型来解释典型的膨胀的拉伸-应变曲线，因为这两个模型涵盖了橡胶的广泛的已知模型，包括Varga，Mooney-Rivlin，一项Ogden，Gent-Thomas和Gent模型。我们发现，通货膨胀的基本物理排除了瓦尔加，一项奥格登和根特托马斯模型。我们发现非线性弹性的精确解和膜和杨拉普拉斯理论之间的联系经常使用的先验文献。我们比较了这两种模型的性能拟合数据的实验橡胶气球和动物膀胱。我们的结论是，GG模型是最准确和通用的模型提供的橡胶气球膨胀的建模。
2020-09-18 cond-mat.soft
Micromechanical Analysis of Strength of Polymer Networks with Polydisperse Structures
网络链分布对弹性体力学行为的影响是橡胶力学中长期存在的问题之一。经典的橡胶弹性理论是建立在网络熵弹性假设的基础上的，网络的本构链是均匀长度的。硫化动力学理论、计算机模拟和间接实验测量都表明，硫化橡胶的微观结构是由长度随机分布的聚合物股线组成的。预期股线长度的多分散性控制橡胶的机械强度，因为过载的短股线在小变形下断裂并将载荷传递到较长股线。在这篇论文中提出的贡献的目的是提出简单的橡胶力学理论，考虑到股线的长度分布及其对弹性的影响，并在未填充和填充弹性体的散装故障的发病。在未填充体系中，短链的数量被认为是引发损伤的罪魁祸首。在多分散网络变形时，与较长的链相比，较短的链在相当小的拉伸下断裂。随着变形的增加，网络的变化也在继续，并控制着机械破坏的发生。在填充网络中，网络力学行为的退化被认为是由吸附在填料表面上的短链的粘合失效控制的。短吸附链的有限延展性是机械强度的关键决定因素。
2017-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Polyelectrolyte Networks: Elasticity, Swelling, and the Violation of the Flory - Rehner Hypothesis
本文讨论了弹性网络的弹性行为。讨论了单链的形变行为。结果表明，相互作用和链弹性之间存在很强的耦合。完全交联网络理论表明Flory-Reinner假说（FRH）不成立.模量包含来自经典橡胶弹性和来自静电相互作用的贡献。通过假设$c^{*}$ -网络来估计平衡溶胀度。
1997-12-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Empty perovskites as Coulomb floppy networks: entropic elasticity and negative thermal expansion
软网络（FN）提供了宝贵的洞察力的起源异常的机械和热性能的软物质系统，从聚合物，橡胶和生物分子的玻璃和颗粒材料。在这里，我们使用非常相同的FN概念来构建空钙钛矿的定量微观理论，这是一个具有ReO $_3$结构的晶体家族，具有许多不寻常的特性。一个显著的例子是ScF $_3$，其显示出接近零温度的结构不稳定性和大的负热膨胀（NTE）。我们跟踪这些影响到FN样的晶体结构形成的强最近邻键，这是稳定的净静电斥力，起着类似的作用，在聚合物凝胶中的渗透压。这些结晶固体中的NTE，我们将其概念化为库仑软盘网络，来自库仑排斥与FN的熵弹性相结合的张力效应，并且具有与凝胶和橡胶相同的物理起源。我们的理论提供了一个精确的，定量的描述声子，热膨胀，压缩性，和结构相图，所有在极好的协议与实验。临界软模的熵稳定性，这只发挥次要作用，在NTE，解释了观察到的相图。显着的熵弹性解决了一个显着的难题，$\approx$ 50\%的实验观察到的体积模量和从头计算之间的差异。库仑FN方法可能适用于具有显著共价键的其他重要材料，从钙钛矿氧化物到铁硫族化物，其异常振动和结构特性仍然知之甚少。
2021-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Linear elasticity of polymer gels in terms of negative energy elasticity
我们最近发现，在制备状态下，聚合物凝胶的线性弹性的能量贡献可以是显著的负值;剪切模量与绝对温度不成比例[Y. Yoshikawa等人，X 11，011045（2021）（arXiv：1912.13191）]。我们的发现挑战了传统的概念，即聚合物凝胶弹性主要是由熵贡献。现有的经典橡胶弹性理论的分子模型，包括仿射，幻影，和连接仿射网络模型，不能用来估计聚合物凝胶的结构参数。在这篇重点综述中，我们总结了在制备状态下使用四臂聚乙二醇（PEG）水凝胶与均匀的聚合物网络的聚合物凝胶的线性弹性的实验研究。我们还提供了一个统一的公式为各种网络拓扑结构和密度的聚合物凝胶的线弹性。利用统一公式，我们调和了过去的实验结果似乎彼此不一致。最后，我们提到，仍然有基本的未解决的问题，涉及聚合物凝胶的线性弹性。
2021-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Black Rubber and the Non-linear Elastic Response of Scale Invariant Solids
本文讨论了尺度不变固体中的非线性弹性响应。根据先前的工作，我们将分析分为两个基本选项：根据尺度不变性（SI）是否是一个明显的或自发破缺的对称性。在后一种情况下，可以采用有效场论方法，而在前一种情况下，我们使用全息方法。我们专注于一类简单的全息模型，表现出弹性行为，并获得其非线性应力-应变曲线，以及弹性边界的估计-在弹性（可逆）制度的最大可能变形。在明显或自发破缺的SI情况下，即使假设两种情况下的应力-应变曲线相同，边界也有很大不同。此外，超弹性模型子集（允许大变形）被发现具有类似于天然橡胶的应力-应变曲线。这一类的全息实例，我们称之为黑橡胶，显示出更丰富的应力-应变曲线-在不同的应变幅度下具有两种不同的幂律区域。
2020-06-18 cond-mat.soft cond-mat.str-el hep-th
The effect of temperature on the viscoelastic response of rubbery polymers at finite strains
导出了橡胶聚合物在有限应变下的粘弹性响应的本构方程。聚合物被认为是连接到临时结点的长链网络。在一个随机的时间，一个链从一个结分离，这是在从其活动状态过渡到悬挂状态。悬挂链在其自由端附近随机捕获一个新的结，并返回到其活动状态。长链的断裂和重组被建模为热机械活化过程。利用热力学热力学定律推导了橡胶聚合物的应力-应变关系。通过对炭黑填充橡胶在不同温度下的单轴拉伸试验结果的拟合，找到了模型中的可调参数。实验数据与数值模拟结果吻合较好。
2000-10-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Sliding Friction at a Rubber/Brush Interface
本文研究了聚二甲基硅氧烷（PDMS）橡胶网络在PDMS链末端栓系的基底上低速滑动时的摩擦。因此，我们清楚地证明了渗透到网络中的链端的拔出机制对摩擦的贡献。系统地研究了摩擦应力的速度依赖性及其随接枝密度和分子量的变化规律。这使我们能够半定量地确认在网络/刷接口的滑移模型中提出的接枝链的臂收缩松弛的图片。
2003-11-28 cond-mat.soft
A cyclic stress softening model for the Mullins effect
本文将应力松弛、滞后和残余应变的非弹性特征与Arruda-Boyce八链弹性模型相结合，建立了一个能够描述不可压缩超弹性材料，特别是碳填充橡胶硫化胶循环应力软化的Mullins效应的模型。在文献中，我们无法确定任何其他模型，考虑到所有上述非弹性特征的循环应力软化的碳填充橡胶。我们的模型与实验数据进行了比较，并给出了一个很好的描述应力软化，滞后，应力松弛，残余应变和残余应变蠕变。关键词：马林斯效应，应力软化，滞后，应力松弛，残余应变，残余应变蠕变。MSC代码：74 B20、74 D10、74 L1
2020-05-18 cond-mat.soft
Tube Models for Rubber-Elastic Systems
在本文的第一部分中，我们证明了在Edwards的管模型和Flory的约束结模型中引入的用于模拟纠缠效应的约束势在相应的幻影网络的广义Rouse模中是对角的。因此，这两个模型可以正式解决任意连接使用最近推出的约束模式模型。在第二部分中，我们解决了一个双管模型的聚合物网络中的长路径的限制，这是部分由于交联和部分由于缠结。我们的模型描述了Warner-Edwards和Heinrich-Straube管模型之间的非平凡交叉。我们目前的宏观弹性性能以及微观变形，包括结构因素的结果。
2001-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Soft elasticity in biaxial smectic and smectic-C elastomers
在近晶-$A$相中交联的理想（单畴）近晶-$A$弹性体是简单的单轴橡胶，只要变形小。由这些材料，通过近晶-$A$到近晶- $C$相变的冷却，生产近晶- $C$弹性体。至少原则上，双轴近晶弹性体也可以通过从近晶- $A$冷却到双轴近晶相来制备。这些相变，分别从$D_{\infty h}$到$C_{2h}$和从$D_{\infty h}$到$D_{2h}$对称性，自发地破坏了近晶平面中的旋转对称性。我们在三种不同但相关的模型中研究了近晶- $C$和双轴相的上述转变和弹性：作为双轴和近晶- $C$相的Cauchy-Saint-Laurent应变张量的函数的Landau样唯象模型和详细模型，包括来自弹性网络、近晶层压缩、以及作为应变和$c$指向矢两者的函数的近晶- $C$相的近晶-$C$倾斜。我们发现，紧急阶段表现出软弹性，其特征在于某些弹性模量的消失。我们详细分析了自发对称性破缺作为软弹性起源的作用，并讨论了软弹性的不同表现形式，如在一定的剪切和拉伸应变下没有回复力。
2006-11-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A tube concept in rubber viscoelasticity
本文推导了颗粒增强弹性体在有限应变下随时间变化的本构模型。无定形橡胶状聚合物被视为通过永久连接（化学交联、缠结和填料颗粒）连接的长链网络。两个相邻连接点之间的链被认为是一系列聚体，其运动被周围的大分子限制在某个管中。与传统的方法，假定管的横截面是恒定的，我们假设它的半径强烈依赖于纵坐标。这意味着链可以被建模为一系列的片段，其热运动完全被环境（管的瓶颈点）冻结，由在测试的特征时间期间经历所有可能的配置的mer的线程桥接。热波动影响管的半径，这导致具有高分子流动性（RHM）的区域的冻结和激活。弹性体的粘弹性响应与股线中RHM数量的热激活变化相关。利用热力学热力学定律建立了橡胶聚合物在有限应变下的应力-应变关系和RHM浓度的动力学方程。在小应变，这些关系减少到传统的积分线性粘弹性本构方程与一个新的松弛时间的标度律。通过对炭黑填充天然橡胶硫化胶动态拉伸实验数据的拟合，确定了控制方程中的5个可调参数。
2001-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unconventional elasticity in smectic-A elastomers
我们研究了近晶- $A$弹性体的弹性的两个方面，这使得这些材料真正地和定性地不同于常规的单轴橡胶。在平行于层法线施加的应变下，单畴近晶- $A$弹性体在约3%的阈值应变值以上表现出杨氏模量的急剧变化，如Nishikawa和Finkelmann在实验中所测量的[Macromol. Chem. Phys. { \bf 200}，312（1999）]。我们的理论预测，这样的应变诱导过渡到近晶- $C$ -like状态，这是这种转变，导致弹性模量的变化。我们计算的应力-应变行为，以及倾斜的近晶层和分子取向的应变沿层法线，我们比较我们的研究结果与实验数据。我们还研究了手性近晶- $A^\ast$弹性体的电斜效应。根据Lehmann { \em et al}的实验，[Nature { \bf 410}，447（2001）]和Köhler { \em et al}. [应用物理A { \bf 80}，381（2003）]，这种效应导致近晶- $A^\ast$弹性体产生巨大的或至少非常大的横向电致伸缩。将极化引入到我们的理论中，我们计算了近晶- $A^\ast$弹性体膜在横向外部电场作用下的高度变化，并将此结果与实验结果进行了比较。
2007-06-20 cond-mat.soft
Borosilicones and viscoelastic silicone rubbers: network liquids and network solids
硼硅氧烷（例如，人们已经知道了70年，但他们的奇特行为仍然无法解释。在这项工作中，实验和理论表明，它们是网络液体-动态大分子，在短时间尺度上表现出弹性，但在较长的时间尺度上表现出流动。每个硼硅是由三官能硼交联连接的硅聚合物链的巨大共价网络。在任何时刻，硼硅树脂都是高度交联的弹性材料。然而，由于硼交联是暂时的，因此网络随时间而演变，并且硼硅表现出液体行为。一个简单的硼硅简化了一个经典的瞬态网络模型，并表现为一个简单的（洛奇）弹性流体。其测得的模量和粘度符合瞬态网络模型和麦克斯韦粘弹性模型预测：弹簧串联阻尼器，包括观察到的指数松弛过程。然而，当硼硅包括永久交联时，它不再表现为简单的弹性流体。其测量的模量和粘度符合分数麦克斯韦粘弹性模型预测的那些：弹簧与弹簧罐串联，包括观察到的慢于指数的松弛过程。超过凝胶化阈值，硼硅变成粘弹性硅橡胶（VSR）。在跨越材料的永久网络耦合到也跨越材料的临时网络的情况下，VSR是网络固体上的网络液体背负。分数齐纳粘弹性模型：一个平行于分数麦克斯韦模型的弹性弹簧，准确地预测了VSR的测量模量。硼交联的暂时性是由于交换反应。因为临时交联的平均寿命是硼硅树脂唯一重要的时间尺度，所以它表现出热流变简单性。
2018-01-28 cond-mat.soft
Rejuvenating the structure and rheological properties of silica nanocomposites based on natural rubber
加工和热退火对填料结构和聚合物基体的拮抗作用在基于天然橡胶的聚合物纳米复合材料中进行了探索，其中沉淀二氧化硅通过从水悬浮液中凝聚而并入，然后通过辊磨。它们的结构和线性和非线性流变学进行了研究，特别强调的高温热处理的效果和铣削道次的数量。小角X-射线散射强度表明，二氧化硅是组织在小，牢不可破的聚集体含有约。50初级纳米颗粒，其在最高二氧化硅含量下在填料网络中以较大规模重组。正如所预期的，发现填料网络结构对研磨敏感，更多的研磨诱导断裂，如通过降低的佩恩效应所证明的。热处理后，纳米复合材料的结构被发现是振兴，擦除的低应变模量上的先前的研磨的效果。平行地，由流变学或量热玻璃化转变温度描述的样品的动力学保持不变，而天然胶乳聚合物网络结构通过研磨朝向更流体状的流变学改性，并且不能被回收。
2020-11-16 cond-mat.soft
Polymer networks which locally rotate to accommodate stresses, torques, and deformation
本文提出一种网络局部旋转假设，统一多种聚合物网络模型并恢复 Arruda-Boyce 8 链模型，同时改善刺激响应网络预测，并揭示多稳态网络相行为的新结果。
2024-12-30 cond-mat.soft
Elasticity of polymer vesicles by osmotic pressure: an intermediate theory between fluid membranes and solid shells
通过标度分析得到了曲面内聚合物的熵和由聚合物组成的膜的弹性自由能。发现薄膜的弹性自由能具有面内应变能加上Helfrich曲率能的形式[Z。自然的。C \textbf{28}，693（1973）]。通过讨论两种简化模型得到自由能中的弹性常数：一种是没有面内应变且两侧不对称的聚合物膜，它是曲面量子力学的对应物[Jensen和Koppe，Ann. Phys. \textbf{63}，586（1971）];另一种是具有均匀面内应变的平面橡胶膜。采用包含弹性自由能、表面张力能和渗透压诱导项的总自由能的一阶变分，导出了描述渗透压作用下聚合物囊泡平衡形状和面内应变的方程。通过对总自由能的二阶变分求出了球形高分子囊泡失稳的临界压力。研究发现，由于面内模态与面外模态耦合，面内模态对临界压力也有重要影响。理论结果表明，聚合物囊泡具有流体膜和固体壳之间的机械性能的中间。
2005-08-18 cond-mat.soft
Topological Linking Determines Elasticity in Limited Valence Networks
本研究结合流变学、共聚焦成像与分子动力学模拟，发现DNA纳米星水凝胶中环状基序间的拓扑交联在较高浓度下主导其弹性响应，揭示了“拓扑弹性”这一被忽视的机制。
2025-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Statistical field theory for nonlinear elasticity of polymer networks with excluded volume interactions
本文基于聚合物自洽统计场论建立细观模型，研究排除体积相互作用对交联聚合物网络非线性弹性的影响，揭示近不可压缩性、应变软化-硬化及局部化失稳。
2023-06-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elasticity of Phantom Model Networks with Cyclic Defects
精确地计算了有限周期对理想网络中的模模的影响。结果表明，未决的周期减少幻影模量的网络由$kT/V$独立的连接功能。对非待决循环的校正大于先前在周围网络结构的这种特定近似中估计的。它讨论了环的形成不可避免地导致拉伸链构象，如果环是建立一步一步的网络结构的一部分。所有网络环倾向于同时收缩以优化构象，这导致在计算机模拟中可以观察到的较大环中链的拉伸增加。在以前的工作中被搁置的幻影模量可能的其他校正进行了简要讨论。
2021-04-12 cond-mat.soft physics.chem-ph
A coordination-based approach to elasticity of floppy and stiff random networks
本文以二维随机谐弹簧网络为模型系统，研究了非晶系统的线性和非线性弹性行为中连通性的作用。这些系统的一个自然特征是相对于均衡网络$δz$的网络协调;软网络具有$δz<0$，而硬网络具有$δz>0$。在外加载荷的影响下，我们观察到，软网络和刚性网络的响应由相同的临界点控制，对应于刚性的开始。我们使用数值模拟计算的指数表征的剪切模量，非仿射位移的振幅，和网络硬化作为$δz$的函数，推导出这些理论和预测的玻璃和纤维网络的机械响应。
2008-06-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elasticity of Stiff Polymer Networks
本文研究了刚性杆的二维随机网络（“Mikado模型”）的弹性。该模型的基本特征是杆的各向异性弹性和网络的随机几何形状。我们发现，有三个不同的标度制度，其特征在于两个不同的长度尺度上的弹性骨干。除了临界刚性渗流区和均匀弹性制度，我们发现一个新的中间标度制度，其中弹性主要由弯曲变形。
2003-03-27 cond-mat.soft
Anomalous linear elasticity of disordered networks
基于理论与数值计算，本文发现临界刚性转变附近的无序弹性网络在低于关联长度时呈现非仿射的异常长程线性弹性响应，具有不同的多极展开结构和更慢的扰动衰减，并讨论了其普适性及对细胞间通信的意义。
2023-01-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The mechanism for the exceptionally high tear strength of carbon black/Hevea natural rubber vulcanizates
制备了含0-50份细炭黑（N115，d= 27 nm）的天然橡胶硫化胶，测定了正常（无预切）和边缘预切试样的拉伸强度。所有硫化胶的正常拉伸强度相似。在相对缓慢的应变速率所经历的批发正常未切割试样，所有硫化胶，裂纹萌生前，应变结晶足够强。然而，预切割样本的切割尖端应变率增加。应变速率的放大率随着切削深度c的增加而增加。断裂的天然橡胶和硫化橡胶与高达14 phr的黑色发生简单的向前裂纹生长从一个切割尖端，并都表现出一个临界切割尺寸，以上的强度突然下降。此外，对于这些轻度填充的样品，强度和临界切割尺寸随着黑色含量的增加而降低。这表明当黑色含量低时，预切割试样破裂前的应变结晶较少。这种效应归因于切割尖端的快速应变和结晶所需的链流动性的阻碍。当炭黑含量增加到15份时，当1 mm<c<2 mm时，约50%的试样保持简单的横向断裂，强度较弱，而另外50%的试样则出现偏裂纹（节子状撕裂），强度明显高于相应的预切胶试样，特别是在大c时。高强度和足够的黑色水平归因于增加的应变结晶和超钝化（多个裂纹）在切割尖端。这些抑制向前裂纹生长。为了使炭黑相对于树胶增强应变结晶，似乎必须有足够的炭黑以形成结合的橡胶/炭黑网络。如果黑浓度小于该逾渗阈值，则在切割尖端处阻碍应变结晶。
2019-05-23 cond-mat.soft
Elasticity of randomly cross-linked networks in primitive chain network simulations
本研究通过原始链网络模拟探究无规交联滑环网络的弹性，对比两种高分子弹性理论与模拟结果，指出理论拟合参数具模型依赖性，仅特定条件下拟合可得到系统缠结比例。
2020-11-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Learning hidden elasticity with deep neural networks
我们介绍了一种从头弹性成像方法来学习弹性的固体从测量应变。我们新方法中的深度神经网络由弹性理论监督，不需要标记数据进行训练。结果表明，该方法可以准确地学习固体的隐藏弹性，并且在噪声和缺失测量时具有鲁棒性。还可以通过神经网络基于附近区域中的弹性分布来重建没有测量的区域的可能的弹性分布。神经网络学习固体的隐藏弹性作为位置的函数，因此它可以生成具有任意分辨率的弹性图像。在这项研究中，该功能被应用于创建超分辨率弹性图像。我们证明，神经网络也可以学习隐藏的物理应变和弹性分布时，都给。所提出的方法具有各种独特的功能，可以应用于广泛的弹性成像应用。
2020-10-15 cond-mat.soft physics.app-ph
Ferrogels cross-linked by magnetic particles: Field-driven deformation and elasticity studied using computer simulations
铁凝胶，即磁性颗粒浸入其中的溶胀聚合物网络，可以被认为是“机敏材料“，因为它们的形状和弹性可以由外部磁场控制。利用分子动力学模拟，在粗粒水平上，我们研究了铁凝胶中的磁性粒子作为交联剂的聚合物网络。在均匀的外部磁场中，磁矩的取向与聚合物之间通过共价键的直接耦合引起凝胶的变形，而与颗粒间偶极-偶极相互作用无关。在本文中，我们报告这种变形，凝胶的弹性模量和它的磁响应的定量测量。我们的研究结果表明，这些属性显着依赖于聚合物网络的拓扑结构。
2015-06-01 cond-mat.soft physics.chem-ph
Finite deformations induce friction hysteresis in normal wavy contacts
本文通过有限元模型研究波状刚性压头与可变形基底的法向接触循环，揭示有限变形和非线性流变下界面摩擦导致接触滞后与能量耗散，并给出超越线弹性框架的新解释。
2025-03-10 cond-mat.soft
Nonlinear elasticity of composite networks of stiff biopolymers with flexible linkers
最近的实验表明，非线性弹性的生物聚合物肌动蛋白与细丝蛋白交联的体外网络的动机，我们提出了一个有效的介质理论的灵活交联的刚性聚合物网络。我们模拟这样的网络随机定向的弹性杆连接柔性连接器周围的弹性连续体，这自洽地代表了网络的其余部分的行为。该模型产生从线性弹性状态到高度非线性弹性状态的交叉，该高度非线性弹性状态以与实验定量一致的方式硬化。
2008-10-19 cond-mat.soft
Soft Elasticity in Nematic Liquid-Crystal Networks
液晶网络由耦合到液晶分子的弱交联聚合物组成。所得混杂体系具有丰富的弹性性能。我们发展了一个相场模型来描述六角液晶网络的力学性质。六方液晶网络被发现有软剪切变形。的弹性性能进行了预测分析，并证实了数值模拟。此外，该模型还包括非线性弹性和位错或向错。
2008-10-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Length-Controlled Elasticity in 3D Fiber Networks
我们提出了一个无序的三维纤维网络模型，研究其线性和非线性弹性在很宽的网络密度和纤维长度。与以前的2D模型相比，这些具有二元交联的3D网络相对于纤维拉伸弹性受到约束，这表明弯曲可能主导其响应。我们发现，这样的网络表现出纤维长度控制的弯曲制度和交叉的拉伸为主的制度的长度超过一个特征尺度，取决于纤维的弹性性能。最后，通过扩展模型的非线性政权，我们表明，这些网络成为内在的非线性与消失的线性响应制度的限制，软或长的细丝。
2011-08-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Stability and anomalous entropic elasticity of sub isostatic random-bond networks
我们研究了在体应变作用下热化弹簧网络的弹性。所考虑的网络是次均衡的随机债券网络，在无热的限制，是已知的体积和线性剪切模量在零体积应变消失。然而，在体应变阈值以上，这些网络变得刚性，尽管令人惊讶地剪切模量保持为零，直到第二个更高的应变阈值。我们发现，热波动稳定的刚性过渡以下的所有网络，导致系统具有有限的体积和剪切模量。我们的研究结果表明，$T^{0.66}$温度依赖性的模量在低于体应变阈值的区域，导致网络具有异常高的刚性相比，普通的熵弹性。此外，我们发现第二个政权的异常温度标度的剪切模量在其零温度刚性点，在那里它的规模为$T^{0.5}$，行为是不存在的体积模量，因为它的非热刚性过渡是不连续的。
2015-04-02 cond-mat.soft
Structure and elasticity of model disordered, polydisperse and defect-free polymer networks
无序和多分散聚合物网络的弹性是软物质物理学的一个基本问题，至今尚未解决。在这里，我们通过模拟二价和三价或四价片状颗粒的混合物自组装聚合物网络，这导致类似于实验随机交联系统的指数链长分布。组装完成后，网络连接和拓扑将被冻结，并对生成的系统进行特征化。我们发现网络的分形结构依赖于组装的数密度，但是具有相同平均价和相同组装密度的系统具有相同的结构性质。此外，我们计算的均方位移的长时间限制，也被称为（平方）本地化长度，的交联和链的中间单体，显示长链的动态是很好地描述了管模型。最后，我们找到了在高密度下连接这两个局部化长度的关系，并将交联局部化长度与体系的剪切模量联系起来。
2023-02-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elasticity in strongly interacting soft solids: polyelectrolyte network
本文讨论了一种带弱电荷的超长交联双链（Debye-Hückel链）的弹性行为。因此，考虑交联链（网络）对作用在链末端的外部恒定力$f$的响应。采用有效场论的自洽变分计算。它示出，该网络的模量有两个部分：第一项表示通常的熵弹性连接的柔性链和第二项考虑到静电相互作用的单体。它与交联密度的平方和德拜屏蔽参数成正比.
1998-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonlinear elasticity of semiflexible filament networks
我们开发了一个连续体理论的平衡弹性网络的交联半柔性长丝，跨越整个范围之间的灵活的熵驱动的链，以僵硬的无热棒。我们选择了3链本构模型在几个合理的候选人，并推导出在任意应变的弹性能量的解析表达式，与相应的应力-应变关系。该理论很好地拟合了广泛的实验数据，简单的剪切在不同的纤维网络，定量匹配的微分剪切模量随应力的变化，只有两个可调参数（分别代表纤维的刚度和预张力的网络，分别）。一般理论准确地描述了正负坡印亭效应（施加剪切的正应力）之间的交叉，以增加形成网络的长丝的刚度。
2016-07-09 cond-mat.soft q-bio.BM
Fluctuation-stabilized marginal networks and anomalous entropic elasticity
本文研究了虎克弹簧热网络的弹性性质。在纯粹的机械极限，这样的系统被称为具有消失的刚性时，他们的连接下降到一个临界，均衡值。在这项工作中，我们表明，热网络表现出非零的剪切模量$G$远低于均衡点，并且该模量表现出异常的，次线性的温度依赖性$T$。在均衡点，$G$随着$T$的平方根而增加，而我们发现$G \propto T^α$低于均衡点，其中$α \simeq 0.8$。我们发现，这种异常的$T$依赖性是熵的起源。
2013-08-12 cond-mat.soft
Optimal elasticity of biological networks
在日常生活中，从混凝土外壳建筑物到生物结构，如节肢动物外骨骼或双子叶植物叶片的脉序网络，增强弹性片材围绕着我们。自然结构通常通过进化和自然选择高度优化，导致理解和应用其设计原理的生物学和实际相关问题。受植物叶子中分层组织的脚手架网络的启发，我们在这里建立了弯曲梁网络模型，这些弯曲梁网络捕捉了自然材料的离散和非均匀性质。利用自然资源约束下的最大刚度原则，我们表明，最佳离散梁网络再现真实的叶脉的结构特征。因此，除了其有效运输水和养分的能力之外，脉序网络还使用相同的分层网状网络拓扑结构来优化叶片刚度。我们研究了最优力学网络的相空间，为弹性结构的构造提供了具体的指导。我们通过制造高效的、受生物启发的超材料来实现这些自然设计规则。
2020-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Elasticity of highly cross-linked random networks
本文从具有淬火无序的随机交联粒子的微观模型出发，计算了任意交联密度下的Laudau-Wilson自由能S。考虑到纯剪切变形，S采用各向同性非晶态固体状态的弹性能的形式，由此可以确定剪切模量。它是一个普适量，不依赖于模型的任何微观尺度。
2006-08-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Anisotropy in granular media: classical elasticity and directed force chain network
提出了一种理解二维各向异性颗粒层应力响应函数的一般方法。该方法既适用于经典的各向异性弹性理论，也适用于各向异性有向力链网络的线性理论。也许令人惊讶的是，双峰响应函数甚至可以出现在经典的各向异性弹性材料中，例如具有不同刚度的三角形弹簧网络。在这种情况下，峰值宽度与层的高度线性增长，相反的扩散中发现的“应力只有”双曲线模型。原则上，有向力链网络可以表现出双曲线模型的双峰，扩散扩展的响应函数，但在这里研究的一个特定的类中的所有模型被发现是在椭圆形政权。
2003-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elasticity from the Force Network Ensemble in Granular Media
在力网络系综的框架内，通过数值计算无摩擦颗粒的六边形堆积和摩擦颗粒的矩形堆积的力学响应，研究了静态颗粒材料中力的传递。在这两种情况下，接近过载的应用点，响应是非线性的，并显示两个峰值，而在更大的长度尺度，它是线性的和弹性的。这两种行为之间的交叉发生在随着过载的大小而增加的深度处，并且随着摩擦的增加而减小。
2006-10-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of disorder and chain stiffening on the elasticity of flexible polymer networks
我们研究如何分布的轮廓长度和高拉伸硬化的个别链段影响的宏观剪切模量的柔性聚合物凝胶，使用二维数值模型，其中聚合物段形成三角形网络和无序引入通过改变它们的轮廓长度。我们表明，在相关的参数范围内：（i）的非仿射贡献的剪切模量是可以忽略不计的，即玻恩近似是令人满意的;（ii）的剪切模量是占主导地位的贡献来自平衡链张力。此外，在节点处的机械平衡引起链段的端到端距离和轮廓长度之间的特定相关性，这必须被适当地考虑以构建链压力和剪切模量的合理估计。
2016-10-27 cond-mat.soft
Characterizing Large Strain Elasticity of Brittle Elastomeric Networks by Embedding Them in a Soft Extensible Matrix
在这里，一般的设计和性能的新的多网络弹性体的特殊组合的刚度，韧性和弹性的报告。在本文中，它是报告在更详细的断裂应变的增加所产生的增韧可以用来提供很大的洞察力，否则脆丙烯酸交联网络的大应变性能。该网络已通过聚合和与单体溶胀的序列制备。已经改变的参数是基础单体的性质和第一网络的交联度。在这里，小应变性能，平衡溶胀，大应变性能在单轴拉伸的特点。它示出在这里，多个网络的大应变性能是定量控制的拉伸的第一网络，它作为一个膨胀填料的大应变性能，而小的和中间的性能控制的缠结密度，可以大大优于均匀的网络。不同的脆性和预拉伸弹性体网络以低体积分数嵌入在软的可延伸基质中。最终材料韧性的增加直接受预拉伸网络的非线性弹性性质及其体积分数的控制，为韧软材料提供了一般的设计准则
2017-02-13 cond-mat.soft
