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
Self-organization in suspensions of end-functionalized semiflexible polymers under shear flow
采用介观流体力学模拟方法研究了端官能化半柔性聚合物悬浮液在流动条件下的非平衡动力学行为和结构形成。混合模拟方法结合了流体的多粒子碰撞动力学方法，该方法考虑了流体动力学相互作用，半柔性聚合物的分子动力学模拟。在平衡状态下，观察到各种支架状网络结构，这取决于聚合物的柔性和末端吸引强度。我们研究了聚合物网络在剪切作用下的流动行为，分析了它们的非平衡结构和流变性质。在低剪切速率下，支架结构破裂并形成致密聚集体，而在高剪切速率下，结构完整性完全丧失。我们提供了一个详细的分析剪切速率相关的流致结构。这些研究为复杂材料中网络结构的形成和变形提供了更深入的理解。
2015-11-03 cond-mat.soft
We use an off-lattice microscopic model for solutions of equilibrium polymers (EP) in a lamellar shear flow generated by means of a self-consistent external field between parallel hard walls. The individual conformations of the chains are found to elongate in flow direction and shrink perpendicular to it while the average polymer length decreases with increasing shear rate. The Molecular Weight Distribution of the chain lengths retains largely its exponential form in dense solutions whereas in dilute solutions it changes from a power-exponential Schwartz distribution to a purely exponential on…
1999-05-22 cond-mat.soft
Single polymer adsorption in shear: flattening versus hydrodynamic lift and corrugation effects
利用布朗流体力学模拟和标度参数研究了剪切作用下单一聚合物在平面上的吸附。相互竞争的影响被解开：在没有流体动力学相互作用的情况下，剪切阻力使链缠绕，从而增强吸附。另一方面，流体动力学升力引起从表面的长程排斥，通过不连续的脱附过渡抢占表面吸附状态，与理论参数一致。链扁平化主要由流体动力学升力控制，因此总体而言，剪切流动削弱了柔性聚合物的吸附。表面摩擦由于小波长的表面潜在的波纹被认为是削弱的表面吸引力。
2010-10-25 cond-mat.soft
Wall-anchored semiflexible polymer under large amplitude oscillatory shear flow
半柔性聚合物的一端拴在一个不可穿透的墙壁，并暴露于振荡剪切流的性能进行了研究的细观模拟。一个聚合物，限制在两个维度，描述了一个线性珠弹簧链，和流体相互作用纳入布朗多粒子碰撞动力学方法。在小应变下，聚合物遵循所施加的流场。然而，在高应变，我们发现一个强烈的非线性响应，主要的构象变化。聚合物沿流动方向拉伸，并在流动时表现出U形构象。由于在半空间中的限制，在随时间变化的聚合物性质的频率加倍出现沿垂直于壁的方向。
2021-12-11 cond-mat.soft
The Kirkwood-Riseman Polymer Model of Polymer Dynamics is Qualitatively Correct
通过布朗动力学模拟验证，在剪切流中Kirkwood-Riseman模型正确描述聚合物线团整体旋转，而Rouse模型因忽略剪切效应而失效。
2021-04-20 cond-mat.soft
Dynamic shear responses of polymer-polymer interfaces
在多组分软物质中，界面性质通常在决定整个系统的性质方面起关键作用。在非平衡状态下的内部动态结构的识别需要界面流变学的特点。我们已经开发了一种方法来量化软界面的流变学贡献，并评估界面的动态模量。该方法表明，在双层系统中，包括聚丙烯和三种不同的聚乙烯的界面的动态剪切响应可以被分类为具有硬化和软化的影响，对整个系统：线性长的聚合物之间的界面变得比组分聚合物更有弹性，而大的多分散性或长链支化的一个组件使界面更粘。我们发现，组成聚合物的链长和结构，而不是平衡不相容性，在确定界面流变性能中起着至关重要的作用。
2012-07-17 cond-mat.soft
Effect of shear flow on Wormlike micelles
我们使用混合方法，结合多粒子碰撞动力学（MPCD）的溶剂粒子的分子动力学的平衡聚合物模拟剪切的平衡聚合物（或蠕虫状胶束）在介观长度尺度。MPCD方法结合了与聚合物链的流体动力学相互作用。我们成功地实现了模型平衡聚合物（或蠕虫状胶束）的方法，并观察到的顺序的Iso-Nem转变的聚合物体系的剪切速率的影响。此外，平衡聚合物的链的平均长度首先随着剪切速率的增加而增加，但随后在穿过特定的剪切速率值之后显示出其平均长度的减小，这表明当它们的有序度保持不变时，由于剪切应力而导致链的断裂。该模型和方法可进一步用于研究蠕虫状胶束中的剪切带或此类体系的其他有趣性质。
2018-09-14 cond-mat.soft
Analytical Analysis of the Conformational and Rheological Properties of Flexible Active Polar Linear Polymers under Shear Flow
本文解析研究剪切流下活性极性线性聚合物（APLPs）的构象及流变特性，通过珠-弹簧链模型结合双正交基组展开法求解，发现活性与剪切流紧密耦合可增强构象及流变特性，且大活性下剪切诱导特征与被动聚合物一致。
2025-11-12 cond-mat.soft
Shear Banding in Simulations of Polymer Melts
Georgetown University（乔治城大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
研究通过数值模拟比较聚合物在剪切流下的行为，结合Rolie-Poly模型与Convected Constraint Release机制，探讨剪切带形成条件及影响因素。
2026-04-03 cond-mat.soft
Controlled self-aggregation of polymer-based nanoparticles employing shear flow and magnetic fields
具有磁性官能化端基的星形聚合物是一种新型的聚合物体系，其形态、自聚集和取向可以通过将这些大分子同时暴露于外部磁场和剪切力来容易地调节。我们的调查是基于一个专门的模拟技术，忠实地考虑到周围的流体动力学相互作用，牛顿溶剂。我们发现，磁场（包括强度和方向）和剪切速率的组合控制的平均磁簇的数量，这反过来又是主要负责的静态和动态行为。虽然有些性能类似于可比的非磁性星形聚合物，其他表现出新的现象，后者的例子包括超过临界剪切速率的集群的分裂和重组，和强烈的依赖性的效率与剪切速率被转换成全身旋转的方向上的磁场。
2019-04-02 cond-mat.soft
Statistics of polymer adsorption under shear flow
利用非平衡布朗动力学的计算机模拟方法，研究了高分子链在三种不同剪切环境下的稳态统计特性：i）本体（无壁）中的线性剪切流，ii）垂直于吸附壁的剪切涡，iii）垂直于吸附壁的剪切梯度。链端到端的距离和它的取向角的统计分布计算在我们的单体分辨的计算机模拟。在很宽的剪切速率范围内，这种分布可以映射到一个简单的理论有限可延伸的非线性弹性哑铃模型与拟合各向异性的有效弹性常数。尾部的角分布函数是一致的缩放预测借用散装哑铃模型。最后，特征周期性翻滚运动的频率也通过模拟进行了研究，并发现与三种设置的剪切速率呈次线性关系，这扩展了早期在实验和模拟中对自由和束缚的聚合物分子进行无吸附的结果。
2009-10-09 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
A non-monotonic constitutive model is not necessary to obtain shear banding phenomena in entangled polymer solutions
在1975年，Doi和Edwards预测缠结的聚合物熔体和溶液可以具有本构不稳定性，其由大于蠕动时间的倒数的剪切速率的减小的应力表示。实验并不支持这一点，更复杂的理论结合了Marrucci（1996）的想法，即通过平流消除约束;这产生了单调增加的应力，从而产生了稳定的本构行为。最近的实验表明，纠缠聚合物溶液可能具有本构不稳定性，并导致一些工作者质疑现有本构模型的有效性。在这封信中，我们使用一个简单的现代本构模型的纠缠聚合物，非拉伸Rolie-Poly模型与溶剂粘度增加，并表明：（1）不稳定性和剪切带是捕捉在这类简单的模型;（2）剪切带现象是可观察到的弱稳定流体的流动几何形状，施加一个充分不均匀的总剪应力;（3）瞬态现象可以具有类似剪切带的不均匀性，即使对于弱稳定流体也是如此。这些结果中有许多是与模型无关的。
2008-12-14 cond-mat.soft
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
Elucidation of the Correlation between Molecular Conformation and Shear Viscosity of Polymer Melts under Steady-State Shear Flow
The University of Osaka（大阪大学）
研究通过分子动力学模拟探讨聚合物熔体中分子构象与剪切稀化行为的关系，发现分子构象的各向异性与剪切粘度存在明确的标度关系，揭示链伸展方向控制有效摩擦力。
2025-12-19 cond-mat.soft
Mechanically Interlocked Polymers in Dilute Solution under Shear and Extensional Flows: A Brownian Dynamics Study
Wayne State University（韦恩州立大学）
本研究通过布朗动力学模拟，探讨了机械互锁聚合物在剪切和拉伸流中的流变学特性，揭示了机械键对流体响应的影响。
2025-12-18 cond-mat.soft
Entropic stress of grafted polymer chains in shear flow
本研究利用粗粒化分子动力学模拟揭示接枝聚合物链在剪切流中的熵应力机制及其随 Weissenberg 数的变化，并关联聚合物刷与水凝胶摩擦实验。
2023-05-12 cond-mat.soft
Mechanistic Model for Deformation of Polymer Nanocomposite Melts under Large Amplitude Shear
我们报告的力学响应模型的聚（苯乙烯）（PS）-二氧化硅纳米复合材料系统的大振幅振荡剪切变形。PS纳米复合材料的非线性行为进行了讨论，在变形后的颗粒分散的变化，以提供一个完整的物理图片，其机械性能。颗粒和聚合物的弹性应力通过将总应力分解为复合材料在变形周期内不同应变水平下的纯弹性和粘性分量来解决。我们提出了一个机械模型，它捕获的颗粒和聚合物网络在小应变和大应变的变形，分别。我们表明，第一次，在大振幅振荡变形中获得的聚合物纳米复合材料中的链拉伸与聚合物网络的非线性链变形理论吻合得很好。
2012-12-13 cond-mat.soft
Dynamic coarse-graining of polymer systems using mobility functions
我们提出了一个动态粗粒化（CG）计划映射异构聚合物流体到非常CG模型在动态一致的方式。其思想是使用一个波矢相关的迁移率函数映射的目标函数从单链的动态结构因子，这是在微观参考系计算。在以前的工作中，我们已经表明，动态密度泛函计算基于此迁移率函数可以准确地再现聚合物熔体中的有序/无序动力学，因此它是一个合适的起点动态映射。为了使映射在一个范围内的相关波矢量，我们建议修改CG动态引入内部摩擦参数，减缓CG单体动态局部尺度上，而不影响系统的静力平衡结构。我们说明和讨论的方法使用的例子无限长的线性劳斯聚合物映射到超短CG链。我们表明，我们的方法可以用来构建动态一致的CG模型的均聚物与CG链长N=4，而共聚物，更长的CG链长是必要的
2021-03-07 cond-mat.soft
Supercoiled ring polymers under shear flow
本文通过单体分辨模拟对比有无流体动力学相互作用，揭示超螺旋环形聚合物在剪切下形状稳定、抗翻滚与取向增强，并在强剪切中发生writhe到twist的拓扑转变。
2024-04-16 cond-mat.soft
Effect of Pre-Shear and Dispersity on Crystallization of a Model Polymer with Soft Pair Interactions using Molecular Dynamics Simulations
University of Illinois, Urbana–Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；The Grainger College of Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格雷恩格工程学院）
研究通过分子动力学模拟探讨了预剪切和分散性对聚合物结晶的影响，发现短链加入长链熔体可提高结晶度10%并加快初始生长速率，而预剪切对结晶度和生长速率影响有限，仅在单分散熔体中显著。
2026-04-13 cond-mat.soft
Shear Thinning from Bond Orientation in Model Unentangled Bottlebrush Polymer Melts
该研究通过分子动力学模拟揭示非缠结瓶刷聚合物剪切变稀的结构依赖性，发现单个键取向与剪切变稀指数相关性最强，密集接枝侧链堆积会抑制流动取向并减弱剪切变稀，为调控瓶刷流变性能提供分子层面指导。
2023-08-07 cond-mat.soft
Tumbling of polymers in semidilute solution under shear flow
采用大尺度非平衡介观流体力学模拟方法研究了聚合物在半稀溶液中的翻滚动力学。我们发现，翻滚时间等于非平衡松弛时间的聚合物端到端的距离沿流动方向，强烈依赖于浓度。此外，归一化的翻滚频率，以及对于一个给定的浓度依赖性Weissenberg数的对齐分布函数的宽度表现出弱的浓度依赖性的交叉制度，从稀溶液到半稀溶液。对于半稀解，得到了一个普适性态。这是在超过重叠浓度的聚合物浓度下筛选流体动力学相互作用的结果。
2011-03-18 cond-mat.soft
Shear-banding and superdiffusivity in entangled polymer solutions
利用高分辨率共聚焦流变仪，我们研究了在大振幅振荡剪切（LAOS）下，在一个直线平面剪切池中的缠结DNA溶液的剪切剖面。随着Weissenberg数（Wi）的增加，我们观察到连续的过渡，从正常的牛顿线性剪切剖面壁滑移为主的剪切剖面，最后剪切带剖面在高Wi。为了研究所观察到的剪切带的微观起源，我们研究了嵌入在DNA溶液中的微米级示踪剂的动力学。令人惊讶的是，在剪切框架中的示踪剂颗粒表现出瞬态超扩散和强大的动态异质性。粒子位移的概率分布函数遵循幂律缩放在大位移，表明列维行走型运动，让人想起示踪剂动力学纠缠蠕虫状胶束溶液和剪切胶体玻璃。我们进一步表征的长度和时间尺度与示踪粒子的异常动力学。我们假设，不寻常的粒子动力学产生本地剪切诱导链解纠缠。
2017-12-07 cond-mat.soft
Modelling Polymer Compression in Flow: Semi-dilute Solution Behaviour
对聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和4-丁氧基羰基甲基氨基甲酸乙酯（4-BCMU）的流变光学测量表明，这些合成的无规卷曲聚合物链在半稀浓度下在Couette流中压缩。所有以前的聚合物流动行为模型都假设链是伸展的。本文提出了一个新的聚合物在半稀溶液中流动的模型，模型中链的压缩与实验结果一致。链被建模为暴露于线性剪切梯度的简单斑点，这导致链上的压缩流体动力。平衡流体动力和弹性力预测链压缩与剪切速率。该模型还预测聚合物剪切稀化的幂律行为为-2/3。对于两种聚合物体系，半径随剪切速率减小的预测幂律为-1/9，与测量值-0.09+/-0.02非常一致。
2014-03-29 cond-mat.soft
Analysis of Shear-Thickening in Physical Gel. A Stochastic Theory for Polymer Networks
通过引入物理交联网络（物理凝胶）动力学模型，导出了稳态剪切粘度的计算公式，并成功地分析了Jenkins，Sileibi和El-Aasser在HEUR水溶液中观察到的剪切增稠行为。我们考虑到环链的影响，在交界处脱离他们的一端从交界处的剪切速率增加，由于与其他链的碰撞。这一过程产生了链的数量的微弱和广泛的增加，其两端粘到单独的连接点（活性链），导致剪切粘度的微弱增加。研究还表明，活性链所承受的非线性力导致稳态剪切粘度的强烈和急剧的增强。
2002-12-04 cond-mat.soft
Non-Equilibrium relation between mobility and diffusivity of interacting Brownian particles under shear
本文利用模式耦合近似，研究了布朗粒子在玻璃化转变附近的稳态剪切作用下的迁移率和扩散率之间的关系。对于垂直于剪切方向的两个方向，颗粒运动在长时间内是扩散的，并且迁移率达到有限常数。然而，爱因斯坦关系只适用于短时间的笼内运动，并违反了很长一段时间。为了得到扩散率和迁移率之间的关系，我们对先前导出的关系进行了小波矢量的限制[Phys. Rev. Lett. 102（2009），135701]，无需进一步近似。我们发现很好的协议模拟结果。此外，我们以一种精确的方式将迁移率中的额外项分解为三项。其中两个用均方位移表示。第三个是根据力-力关联函数给出的（不太方便）。
2009-11-09 cond-mat.soft
Rheology of Active Polymer-like T. Tubifex Worms
在所有复杂流体中，我们最了解的可能是聚合物的流变学。深入了解单个聚合物的缠结和蠕动使我们能够预测例如剪切稀化流变学和几乎任何具有实际重要性的流动情况下的行为。当我们从被动聚合物转向主动聚合物时，情况就明显不同了，在主动聚合物中，细丝活性、流体动力学相互作用和构象的耦合为大量新颖的结构和动力学特征开辟了道路。在这里，我们实验研究了长，细长和纠缠的活蠕虫（Tubifex tubifex）的流变学，并提出这种系统作为一种新型的活性聚合物。它的活动水平可以通过改变温度或加入少量酒精使蠕虫暂时不活动来控制。我们发现，（i）剪切稀化减少的活动，（ii）剪切稀化的发病特征剪切速率是由活动的时间尺度，和（iii）低剪切粘度作为浓度的函数显示出非常不同的缩放从常规聚合物。我们的研究为“活性聚合物”的新研究领域铺平了道路。
2019-10-21 cond-mat.soft
Dilute polymer solutions under shear flow: comprehensive qualitative analysis using a bead-spring chain model with a FENE-Fraenkel spring
本文提出基于FENE-Fraenkel弹簧的珠-簧链通用模型，可统一刚性杆到熵弹簧行为并纳入弯曲、排除体积与流体动力学相互作用，以再现并平滑连接稀聚合物溶液在剪切流中的多种流变现象。
2022-11-16 cond-mat.soft
Velocity dependence of friction of confined polymers
我们提出了分子动力学摩擦计算的分子长度为20至1400个碳原子的受限烃固体。考虑两种情况：（a）聚合物对硬基板滑动，和（b）聚合物上的聚合物滑动。我们讨论了这两种情况下的摩擦剪应力的速度依赖性。在我们的模拟中，聚合物薄膜非常薄（约为100微米）。3nm），并且固体壁在离聚合物板短距离处连接到恒温器。在这些情况下，我们发现摩擦热效应并不重要，并且聚合物膜中的有效温度总是接近恒温器温度。在第一种设置（a）中，对于分子长度为60至1400个碳原子的烃，剪切应力几乎与分子长度无关，但对于最短的烃C20H42，摩擦剪切应力较低。在所有情况下，摩擦剪应力随滑动速度单调增加。对于聚合物在聚合物上滑动[情况（b）]，摩擦大得多，并且速度依赖性更复杂。对于分子长度为60至140个碳原子的烃，润滑剂单层的数量随着滑动速度的增加（从6层到7层）而（突然）增加，导致摩擦力的降低。分层过渡前后，摩擦剪应力与滑动速度的对数近似成正比。对于最长的碳氢化合物（1400个碳原子）的摩擦没有表现出依赖于滑动速度，和最短的碳氢化合物（20个碳原子）的摩擦剪切应力增加与滑动速度几乎线性。
2009-11-18 cond-mat.soft
Transient shear banding in the nematic dumbbell model of liquid crystalline polymers
在液晶聚合物（LCP）的剪切流动中，对于某些材料，液晶指向矢取向可以与流动方向对齐，但在其他材料中连续翻转。哑铃型流变模型最初是用来描述流动取向型半柔性液晶聚合物的流变特性，本文主要研究流动取向型液晶聚合物。在单畴LCP的剪切流中，通常假定速度的空间分布是均匀的。这与聚合物溶液相反，在实验中观察到高度不均匀的空间速度分布。我们分析的ND模型，在本构模型中的附加梯度项，使用线性稳定性分析。我们研究了恒定施加剪切应力和恒定施加剪切速率的不同情况。我们发现，ND模型有一个瞬态流动不稳定性的空间不均匀的流速的形成为某些起始方向的导演。我们计算的空间分辨的流动剖面恒定施加的应力和恒定施加的剪切速率在启动从休息，使用一个空间维度的模型来说明流体的流动行为。对于低剪切速率，流动逆转可以被看作是导向器与流动方向重新对准，而对于高剪切速率，导向器重新取向同时发生在间隙上。实验上，这种不均匀的流动被预测在LCP的流动反转实验中观察到。
2018-02-20 cond-mat.soft
Shear banding in large amplitude oscillatory shear (LAOStrain and LAOStress) of polymers and wormlike micelles
本文从理论上研究了聚合物和蠕虫状胶束在大振幅振荡剪切中的剪切带。在LAOStrain中，我们发现在低频率和足够高的应变率振幅的流体中的剪切应力作为剪切速率的函数的基本本构曲线是非单调的条带。这是沿流动曲线的慢应变速率扫描中所见的准稳态条带的直接模拟。在较高的频率和足够高的应变振幅，我们报告一个不同的，但相关的现象，我们称之为“弹性”剪切带。这与作为应变的函数的应力的弹性（Lissajous-Bowditch）曲线中的过冲有关。我们认为，这可能会出现广泛的，甚至在流体中，有一个单调的基本本构曲线，所以不显示稳定状态下的稳定施加的剪切流带。在LAOStress中，我们报告剪切薄到足以在底层本构曲线中具有负或弱正倾斜区域的流体中的条带，再次注意到后一类中的流体在稳定施加的流动中不显示稳态条带。当应力大小沿向上方向通过弱斜率区域时，在每个半周期中触发该条带，使得流体有效地屈服。我们的数值计算是在聚合物流体的Rolie-poly模型中进行的，但我们也提供了参数，表明我们的结果应该适用于更广泛的。除了条带的剪切速率分布，这可以通过测速测量，我们还预测条带的剪切和法向应力分量，可测量的双折射。作为了解LAOS剪切带的新结果的背景下，我们还简要回顾了早期的工作在其他时间依赖性协议，特别是剪切启动和阶跃应力带。
2016-07-22 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
A theory for the flow of chemically-responsive polymer solutions: equilibrium and shear-induced phase separation
化学响应聚合物是通过改变其构象来响应溶液的化学组成的局部变化的大分子，其中值得注意的例子包括聚电解质、蛋白质和DNA。聚合物构象变化可响应于pH、离子强度或与聚合物相互作用的一般溶质的浓度的变化而发生。这些化学刺激可以导致聚合物柔性的剧烈变化，甚至触发从卷曲到球状聚合物构象的转变。在许多情况下，化学刺激的空间分布可能是高度不均匀的，这可能导致聚合物构象和混合物的流变性质的大的空间变化。在本文中，我们开发了一个理论的溶质和化学响应聚合物的混合物的流动。该方法是有效的通用流动和不均匀分布的聚合物和溶质。为了模拟由与溶质的相互作用引入的聚合物构象变化，我们认为聚合物作为线性弹性哑铃，其弹簧刚度取决于溶质浓度。我们使用Onsager的变分形式主义，推导出方程的变量，揭示了哑铃的分布和溶质之间的新的耦合的演变。最后，我们使用线性稳定性分析表明，控制方程预测的平衡相分离和一个独特的剪切诱导相分离，从而均匀分布的溶质和哑铃自发分层。类似的相变已经在以前的实验中观察到使用刺激响应聚合物，并可能在生命系统中发挥重要作用。
2022-05-31 cond-mat.soft
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
Deeper penetration of surface effects on particle mobility than on hopping rate in glassy polymer films
玻璃状聚合物膜中的自由表面已知诱导具有增强动力学的表面移动层。利用珠-弹簧模型的分子动力学模拟，我们研究了在低温下平衡的聚合物薄膜的各种层分辨结构和动力学性质。热致粒子跳跃率的表面增强被发现突然终止只有约5个粒子直径的自由表面。相比之下，在更长的时间尺度上测量的颗粒净运动的增强渗透至少2个颗粒直径更深。不同的渗透深度表明存在一个特殊的子层，称为内表面层，其中表面增强的流动性不是由更频繁的粒子跳跃，而是由减少的动态异质性与减少跳跃反相关性。自由表面的约束效应提供了一种独特的机制，可以在保持跳跃速率恒定的同时改变动态不均匀性和跳跃相关性。我们的研究结果突出了玻璃状减速的基本运动之间的相关性的重要性，并建议动态促进介导的相关性，而不是基本运动的速率通过扰动。
2018-09-29 cond-mat.soft
Crystal nucleation mechanism in melts of short polymer chains under quiescent conditions and under shear flow
本文采用分子动力学模拟方法研究了过冷正构烷烃熔体的晶体成核过程，探讨了在静态和剪切流动条件下均质晶体成核的分子机理。我们比较了正二十烷（C20）和正十五烷（C150）的结果，即一个系统低于纠缠长度和一个以上。在静态条件下，我们观察到，纠缠不具有成核机制的影响。对于两种链长度，链首先对齐，然后局部拉直。然后，局部密度增加，最后位置排序集。在低剪切速率下，成核机制与静态条件下相同，而在高剪切速率下，链同时对齐和拉直。我们报告剪切速率和温度对成核速率的影响，并估计临界剪切速率，超过该临界剪切速率，成核速率随剪切速率增加。我们表明，该系统的粘度是不受晶核。
2014-07-20 cond-mat.soft
Shear banding in time-dependent flows of polymers and wormlike micelles
我们从理论上研究剪切带的形成与时间相关的流动的聚合物和蠕虫状胶束表面活性剂流体，专注于协议的步骤剪切应力，步骤剪切应变（或在实践中的快速应变斜坡），剪切启动，这是通常的实验研究。对于每一个协议，我们进行线性稳定性分析，以提供一个流体的剪切带的发病普遍标准，根据我们最近的信[物理学评论快报。110（2013）086001]。在每种情况下，该标准仅取决于该协议的实验测量的流变响应函数的形状，独立于所讨论的材料的本构性质。（因此，我们的标准实际上涉及所有复杂流体，而不仅仅是这里感兴趣的聚合物。另一份手稿[正在准备中]将在一大类无序的软玻璃质材料中探索它们，包括泡沫、致密乳液、致密胶体和微凝胶珠悬浮液。一个重要的预测是，显着的带状可以出现在这些协议中的每一个瞬时，即使在流体的应力作为应变率的函数的基本本构曲线是单调的，并因此稳定的流动状态unbanded。对于每一个协议，我们提供了数值结果的rolie-poly和Giesekus模型，支持我们的预测。我们评论的能力的rolie-poly模型捕捉观察到的实验现象，并在Giesekus模型的失败。
2013-08-06 cond-mat.soft
Effect of nematic ordering on the elasticity and yielding in disordered polymeric solids
用分子动力学模拟研究了聚合物固体模型的弹性与屈服之间的关系。通过改变链的弯曲刚度和键长，得到了具有键无序的半结晶和无序玻璃态聚合物，以及具有键有序的半结晶玻璃态聚合物。发现在键无序系统中，剪切屈服强度Ty与剪切模量G之比Ty/G接近于原子金属玻璃的普适值。在玻璃中的局部有序的增加导致的剪切模量的增加和剪切屈服强度的降低，如在实验中观察到的热固性塑料。随后减少的比例Ty/G的每单体应力的分布方面提供了一个尝试性的解释。
2018-11-16 cond-mat.soft
Probing the nonequilibrium dynamics of stress, orientation and entanglements in polymer melts with orthogonal interrupted shear simulations
本研究通过正交中断剪切的分子动力学模拟，发现剪切方向改变会引发缠结的复杂演化，导致应力等超调幅度大于平行剪切的情况，为改进缠结动力学模型提供了依据。
2022-02-11 cond-mat.soft
Spatio-temporal structures in sheared polymer systems
通过求解二维含时Ginzburg-Landau模型，研究了剪切聚合物体系的时空结构。(i)在共存曲线以上的聚合物溶液中，随着剪切速率的增加，发生从线性到非线性区域的交叉。在非线性区域的解决方案表现出大幅度的组成波动的混乱。一个特征的异质性长度计算在非线性政权。(ii)我们还研究了固定应力条件下蠕虫状胶束溶液中剪切能带结构的动力学。平均剪切速率表现出很大的时间波动与空间结构中的大扰动的发生。
2004-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Model for the shear viscosity of suspensions of star polymers and other soft particles
我们提出了一个模型来描述软颗粒的粘度的浓度依赖性。我们以一种非常简单的方式将粒子的柔软度纳入最初为刚性球体开发的表达式中。这是通过引入依赖于浓度的临界填料来实现的，临界填料是悬浮液失去流动性的填料。所得的表达式再现高精度的实验结果的星形聚合物在良好的溶剂中的悬浮液。该模型可以解释一个弱的增加的粘度观察到的情况下，二嵌段共聚物的明星，这表明这种特殊的行为的原因主要是一个后果的柔软性的颗粒。在半稀释状态下，使用Daoud-Cotton图像对星形聚合物的悬浮液进行建模，以完成整个浓度状态下的描述。
2012-07-16 cond-mat.soft
Interfacial Slip in Sheared Polymer Blends
我们发展了一个动态自洽的场论，没有任何可调参数，在剪切下的非缠结聚合物共混物。我们的模型考虑了聚合物之间的相互作用，使人们能够计算剪切自洽下的局部流变学，微观结构和聚合物链的构象的演变。利用该模型研究了聚合物共混体系的剪切界面动力学行为，并与分子动力学模拟进行了定量比较。我们发现这两种方法之间有很好的一致性。
2004-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Abatement of mixing in shear-free elongationally unstable viscoelastic microflows
向液体中添加微量的化学惰性聚丙烯酰胺聚合物导致在通过2：1收缩的稳定电渗透泵送下的大的不稳定性，表明在粘弹性材料的电渗透流中可以打破层流条件。通过排除剪切和施加对称性，我们创建了一个平台，只有拉伸粘弹性不稳定性，扩散，影响混合。与早期的研究相比，显着的剪切，发现在混合的数量级增加，我们发现，包括聚合物激发大的粘弹性不稳定性，但混合相对于无聚合物的液体减少。我们发现混合的绝对减少与以下理解一致：添加聚合物增加粘度，而粘弹性流动朝向弹性湍流（一种温和的（Batchelor）湍流）进展，并且表明电渗泵送装置是用于研究粘弹性不稳定性的理想平台，而无需补充因素。
2010-02-08 cond-mat.soft
Identifying structural signatures of shear banding in model polymer nanopillars
非晶态固体在纳米级器件的设计和生产中是至关重要的，但是在强约束下，这些材料表现出其机械性能的变化，这还不清楚。唯象模型通过假设这些材料中的潜在缺陷结构来解释这些性质，但没有详细说明这些缺陷的微观性质。使用机器学习方法，我们确定了介观缺陷，导致剪切带的聚合物纳米柱远低于玻璃化转变温度作为支柱直径的函数。我们的研究结果表明，负责剪切带在这个规模上的主要结构特征是波动的支柱的直径。令人惊讶的是，与柱的直径相比，这些波动相当小，小于粒径的一半。在中间柱直径，我们发现，这些波动倾向于集中沿短轴剪切带平面。我们还看到了作为剪切带分类器的平均软度的重要性，剪切带作为支柱直径的函数而增长。柔度是一个表征局部结构的新领域，与粒子级动力学高度相关，因此较软的粒子更有可能重新排列。这表明，柔软度，一个数量，涉及颗粒级结构的动态在短时间和长度尺度上，可以预测大的时间和长度尺度的现象有关的材料故障。
2018-09-18 cond-mat.soft
Deformation and break-up of viscoelastic droplets in confined shear flow
本文研究了牛顿/粘弹性液滴在受限剪切流场中的变形和破碎。我们的数值方法是基于格子玻尔兹曼模型（LBM）和有限差分格式的组合，前者用于模拟两个不混溶的流体与可变的粘性比，和后者用于模拟聚合物动力学。采用粘弹性流体的本构方程，引入了具有Peterlin封闭的可伸缩非线性弹性哑铃（FENE-P）的聚合物动力学。我们通过改变聚合物的弛豫时间$τ_P$、聚合物的最大延展性$L$和限制程度（即液滴直径与间隙间距的比率）来量化液滴响应。在无侧限剪切流中，液滴粘弹性对破裂临界毛细管数$\mbox{Ca}_{\mbox{\tiny{cr}}}$的影响在所有研究的情况下都是中等的。然而，在受限条件下观察到不同的行为：粘弹性液滴的临界毛细管数增加或减少，这取决于聚合物的最大伸长率，后者影响聚合物溶液的拉伸粘度。在数值模拟中监测力平衡，以验证物理图像。
2016-11-14 cond-mat.soft
Bulk and Interfacial Shear Thinning of Immiscible Polymers
采用非平衡分子动力学模拟研究了不相容对称聚合物共混体系的剪切变稀行为。相分离的聚合物经受通过平行于流体-流体界面移动壁而施加的简单剪切流。粘度在本体中以比在界面处低得多的速率开始剪切变薄。界面粘度的整个剪切速率依赖性与也描述界面宽度的较短有效链长$s^*$一致。该$s^*$与链长$N$无关，并且仅是两种聚合物的不相容程度的函数。研究了聚合物构象的变化与位置和剪切速率的函数关系，剪切变稀与沿速度梯度的回转半径分量的减小比与沿流动的伸长更密切相关。在界面处，链的这种收缩与$N$无关，并且与长度为$s^*$的链的本体行为一致。还研究了构象变化沿链的分布。中心区域开始以随$N$增加而降低的剪切速率拉伸，而链末端处的剪切诱导的变化与$N$无关。
2001-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dewetting dynamics of sheared thin polymer films: an experimental study
本文报道了剪切力对嵌在不互溶基体中的熔融超薄聚合物薄膜破裂的影响。通过使用与剪切热台耦合的光学显微镜，在各种剪切速率下随时间监测去湿动力学，即去湿孔的生长。据观察，它们的圆度修改剪切和研究的所有温度和厚度，所形成的孔的生长速度迅速增加，随着剪切速率的增加。然后提出了一个平衡毛细作用力和粘性耗散的模型，同时考虑到剪切变稀，并捕获了实验数据的主要特征，如孔的椭球形状和平行于剪切方向的更快的动态。本研究将有助于了解层状聚合物结构加工过程中发生的不稳定性，如多层共挤出。
2022-03-13 cond-mat.soft nlin.PS
Elastic turbulence in highly entangled polymers and wormlike micelles
University of Cambridge（剑桥大学）；Durham University（杜伦大学）；Georgetown University（乔治城大学）
本研究通过理论和模拟揭示了高纠缠聚合物和蠕虫状微胶束中弹性湍流的形成机制，展示了二维不稳定性导致的剪切带动态行为。
2026-02-20 cond-mat.soft
Entanglement and weak interaction driven mobility of small molecules in polymer networks
小分子在生物和合成材料系统的内部结构内的扩散运输是复杂的，因为拥挤的环境对流动性存在化学和物理障碍。我们探索了这种流动性，使用合成的实验系统的小染料分子扩散在聚合物网络在短时间尺度。我们发现，惰性分子的扩散被抑制的聚合物的存在。与直觉相反，小的疏水分子显示出较小的流动性降低，并且还能够通过利用拥挤特定参数更快地扩散通过系统。我们通过开发从头模型解释了这一现象，并使用这些结果，我们假设分子和聚合物链之间的非特异性疏水相互作用可以将分子定位到重叠和缠结链的隔室中，在那里它们经历微粘度，而不是宏观粘度。我们引入了一个特征相互作用时间参数，从摩擦效应和分子间相互作用的角度对实验结果进行了定量解释。我们的模型是在很好的协议与实验结果，并允许我们将分子分为两个不同的流动性类别，仅基于相互作用。通过改变表面基团、聚合物分子量以及向介质中加入盐，我们可以进一步调节相互作用分子的迁移率和均方位移。我们的工作在理解微管网络和其他大分子拥挤系统中的细胞内扩散运输方面具有意义，并可能导致合成聚合物系统中的运输增强。
2020-09-25 cond-mat.mtrl-sci 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
Wall slip in primitive chain network simulations of shear startup of entangled polymers and its effect on the shear stress undershoot
针对缠结聚合物快速剪切启动中剪切应力下冲现象，研究通过扩展纳入壁面滑移的原始链网络模型开展模拟，发现壁滑移会削弱应力过冲与下冲幅度，接枝链与本体链的解缠结不贡献应力下冲，为该现象提供了新的机理解释。
2020-11-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
A simple scaling derivation of the shear thinning power law exponent in entangled polymer melts
这篇论文已被作者撤回，因为它的最终版本发表在：N。法特库林角Mattea，S. Stapf，Polymer 52（2011）3522.
2011-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
