Effective Medium Theory for Mechanical Phase Transitions of Fiber Networks
针对刚性纤维网络非线性硬化的力学相变缺乏完整解析理论的问题，研究提出纳入非简谐哈密顿量的扩展有效介质理论，其平均场预测与已有实验和数值结果定性相符。
2023-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
The Role of Architecture in the Elastic Response of Semiflexible Polymer and Fiber Networks
我们研究了热波动刚性聚合物交联网络的弹性。与纯机械的对应物相比，这些热网络具有质的不同的弹性响应。通过考虑单一聚合物弹性的熵起源，网络获得了对多分散性和结构随机性的强烈敏感性，这在无热模型中是完全不存在的。在广泛的数值研究中，我们系统地改变了网络的结构，并确定了大量的现象，清楚地表明了新兴的宏观模量对潜在的介观网络结构的强烈依赖。特别是，我们强调的重要性，在很大程度上控制网络的弹性响应的聚合物全长，令人惊讶的是，即使在参数区域，它没有明确进入宏观模量。我们提供了理论的缩放参数，所观察到的宏观弹性的微观和介观尺度上的物理机制。
2007-01-18 cond-mat.soft
Beyond mechanochromism: Programmable multimodal actuation in cholesteric liquid crystal elastomer hollow fibers
本研究开发了可编程胆甾相液晶弹性体空心纤维，通过取向编码和软弹性实现多模态气动驱动与同步变色，并建立膜气球模型解释其力学行为。
2025-10-14 cond-mat.soft
Criticality and isostaticity in fiber networks
弹性网络的刚性敏感地取决于其内部连接性和组分之间相互作用的性质。通过中心力相互作用的粒子在均衡阈值附近经历零温度刚性-渗流转变，其中约束和内部自由度在数量上相等。纤维网络，如形成细胞骨架的那些，由于额外的弯曲约束，在较低的阈值下变得刚性。然而，弯曲控制网络力学的程度仍然是一个相当有争议的话题。我们研究了具有可变配位数的无序纤维网络，包括中心力均衡点的上方和下方。这一点控制了从拉伸到弯曲主导弹性的广泛交叉。引人注目的是，这种交叉表现出异常的拉伸和弯曲刚度的剪切模量的幂律依赖。在中心力均衡点-远高于刚性阈值-我们发现发散应变波动连同发散相关长度$ξ$，这意味着在这个简单的力学系统的连续弹性的长度尺度小于$ξ$的故障。
2010-11-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Obstacle-induced lateral dispersion and nontrivial trapping of flexible fibers settling in a viscous fluid
柔性纤维在结构化流体环境中的运动在自然界和工业应用中是普遍存在的。大多数情况下，它们的动力学是由内部弹性应力、接触力和与壁和障碍物的流体动力学相互作用之间的复杂相互作用引起的。通过数值模拟、实验和分析预测，我们研究了柔性纤维在含有任意形状障碍物的粘性流体中的沉降动力学。我们确定和表征两种类型的事件：诱捕和滑翔，我们详细的机制在发挥作用。我们观察到非平凡的陷阱构象尖锐的障碍物，弹性，重力和摩擦之间的微妙平衡的结果。在滑动的情况下，柔性纤维在沿着障碍物滑动后重新定向并侧向漂移。随后的横向位移与纤维长度相比是大的，并且强烈地取决于其机械和几何特性。我们展示了如何利用这些效应提出一种新的策略，根据颗粒的大小和/或弹性对颗粒进行排序。这种方法的主要优点是易于实现和完全被动，因为不需要能量。
2022-09-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Breakdown of Nonlinear Elasticity in Stress-Controlled Thermal Amorphous Solids
在最近的工作中，人们澄清了应变控制下的非晶态固体不具有非线性弹性理论，在这个意义上，剪切模量存在，但非线性模量表现出样品到样品的波动，增长不受约束的系统的大小。然而，与实验更相关的是应力控制条件。在本通讯中，我们表明，也在应力控制下的剪切模量存在，但高阶模量显示无界样本到样本波动。不可避免的结果是，在实验中的应力-应变曲线的表征应与应力相关的剪切模量，而不是与非线性扩展。
2017-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Floppy modes and non-affine deformations in random fiber networks
研究了随机纤维网络的弹性。从非仿射变形场的微观图像出发，我们计算了标度理论和自洽有效介质理论下的宏观弹性模量。通过将非亲和性与网络的低能量激发（“floppy模式”）相关联，我们实现了纤维网络中存在的非仿射变形的详细表征。
2006-09-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent elasticity linked to topological phase transitions controlled via molecular chirality and steric anisotropy
空间调制结构的自组织与均匀状态的相变具有不同的性质。Skyrmions和half-skyrmions（merons）是这种结构的代表，并通过控制拓扑相位用于设计磁电，光学和机械响应材料。然而，在分子固体中的skyrmions和half-skyrmions的研究很少，虽然有一个普遍性的理论描述之间的磁性和分子系统的手征相互作用。在这里，我们开发了一个简单的物理系统，用于控制在一个固体与手征的拓扑相位。我们发现，从各向异性空间相互作用和分子间扭曲的弹性场的出现是控制螺旋和半skyrmion结构的关键。利用出现的弹性场和分子取向之间的耦合，我们成功地控制拓扑相位的温度，外部电磁场，和各向异性应力。涌现弹性的概念提供了一个控制系统，用于设计具有可调电和磁机械性能的分子和大分子固体。
2021-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Scaling theory for mechanical critical behavior in fiber networks
作为一个函数的连接，弹簧网络表现出一个关键的转变之间的软和刚性阶段的均衡阈值。对于低于这个阈值的连接，纤维网络最近在理论上显示出具有作为应变的函数的相应临界签名的刚性过渡。实验胶原蛋白网络也被证明与这些预测一致。我们开发了一个应变控制过渡的标度理论。使用实空间重正化方法，我们确定的临界指数之间的关系，我们验证了应变控制的过渡，使用数值模拟的三角形晶格为基础的和包装衍生的纤维网络。
2018-07-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Field theory for mechanical criticality in disordered fiber networks
本文针对无序纤维网络应变控制临界性中非平均场行为的起源问题，提出最小平均场模型并发展为唯象场论，预测其上临界维度为4，并首次确定了相变的序参量。
2024-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Stiff Polymers, Foams and Fiber Networks
本文研究了由广义刚性聚合物组成的纤维材料的弹性。结果表明，在对比蜂窝泡沫状结构仿射应变场一般是不稳定的。相反，网络的结构和其构建块的弹性性质之间的微妙相互作用导致了具有中间渐近标度制度的有趣的机械性质。我们提出了详尽的数值研究的基础上补充的比例参数的有限元方法。
2005-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Nonlinear soft-tissue elasticity, remodeling, and degradation described by an extended Finsler geometry
本文提出一种基于扩展芬斯勒几何的连续介质理论，用多个内部状态向量和非欧度量描述纤维软组织的非线性弹性、生长重塑与退化，并应用于心室应力与损伤分析，证明重塑遗留应变可降低应力集中、减轻组织损伤。
2024-08-28 cond-mat.soft math.DG
Elasticity-Controlled Jamming Criticality in Soft Composite Solids
本文研究高填充软复合材料在颗粒体积分数升高时的力学预测难题，提出由基质与颗粒弹性控制的剪切 jam 塞临界标度框架，解释应变硬化并提供通过调控内含物 jam 塞特性设计材料的新范式。
2024-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Range and strength of mechanical interactions of force dipoles in elastic fiber networks
肌球蛋白II分子马达产生的机械力驱动不同的细胞过程，最显著的是形状变化、分裂和运动。这些力可以通过细胞骨架介质-生物聚合物的无序粘弹性网络在长距离上传递。由此产生的细胞大小尺度力链原则上可以介导远距离肌动球蛋白单位之间的机械相互作用，导致细胞骨架中的自组织结构秩序。为了研究这一过程，我们模拟肌动蛋白细胞骨架上的一个approximated纤维晶格网络，其中纤维被建模为线性弹性元件，可以弯曲和拉伸，而肌球蛋白电机施加收缩力偶极子。我们量化的范围和异质性的力传输在这些网络中的力偶极子，显示这些依赖于不同的债券稀释和纤维弯曲拉伸刚度比。通过分析集群的节点连接到高应变的债券，以及应变能的衰减率与距离的力偶极子，我们表明，长距离的力传输被筛选出的纤维弯曲稀释网络。我们进一步描述了拉伸力和压缩力传播的差异。这导致一对力偶极子之间的机械相互作用依赖于它们的相互分离和取向。在更均匀的网络中，力偶极子之间的相互作用重演了连续弹性理论预测的分离距离的幂律依赖性，而在稀释网络中，相互作用是短程的，并且随着局部网络配置而强烈波动。总之，我们的工作表明，在无序的纤维介质中，力偶极子之间的弹性相互作用可以作为生物材料的组织原则。
2023-02-25 cond-mat.soft physics.bio-ph
Mechanical criticality of fiber networks at a finite temperature
本研究针对有限温度下连接度低于等静压阈值的无序纤维网络的力学相变，基于实空间重正化建立标度理论，经蒙特卡洛模拟验证标度关系并发现反常熵弹性，为相关半柔性聚合物网络研究提供预测。
2023-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Shear-induced phase transition and critical exponents in 3D fiber networks
当受到外加应变时，纤维网络表现出非线性弹性硬化。最近的理论和实验表明，这种现象是由一个潜在的机械相变，是关键的性质。越来越多的模拟证据表明，这种转变的非平均场行为和超标度关系已被提出来与相应的临界指数。在这里，我们报告了两种不同的3D网络结构的模拟。通过执行有限尺寸标度分析，我们测试超标度，并确定各种关键指数。从超标度的明显有效性，以及我们观察到的非平均场指数，我们的研究结果表明，上临界尺寸为应变控制的相变是3以上，在相反的干扰过渡，代表另一个非热，机械相变。
2021-04-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Balloon regime: Drop elasticity leads to complete rebound
研究高弹性黏弹性剪切稀化液滴撞击超疏水表面的气球形态，揭示液体刺入凸起间距形成韧带的机制，并说明粗糙度、润湿性、惯性、重力与弹性对完全回弹的作用。
2025-02-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The elasticity of semiflexible polymers with reversible spontaneous curvature in two dimensions
Kyungpook National University（庆北国立大学）
本文构建二维两态修正蠕虫状链模型，研究具有可逆自发曲率的半柔性聚合物弹性，发现拉伸或弯曲会诱导弹性转变，两种系综弹性响应存在差异，弯曲态刚度更高时拉伸或出现重入转变。
2026-09-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Force distributions and force chains in random stiff fiber networks
研究了随机刚性纤维网络的弹性问题。纤维的弹性响应的特征在于中心力拉伸刚度以及横向于纤维轮廓作用的弯曲刚度。以前的研究表明，该模型显示出一个异常的弹性制度，其中的拉伸模式是完全冻结和弹性能量是完全由弯曲模式占主导地位。我们证明了模拟和缩放参数，在弯曲为主的\emph{elastic energy}，同样重要的\emph{elastic forces}在很大程度上拉伸为主。通过在微观、介观和宏观尺度上表征这些力，我们发现了力在网络中如何传递的两种机制。虽然小于阈值$F_c$的力被均匀的背景介质有效地平衡，但大于$F_c$的力被发现在整个样品中不均匀地分布，从而引起从颗粒介质已知的高度局部化的力链。
2007-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multi-scale strain-stiffening of semiflexible bundle networks
成束的聚合物细丝负责许多生物材料，包括细胞和细胞外基质的丰富和独特的力学行为。在纤维蛋白生物聚合物中，其非线性弹性特性对于正常血液凝固至关重要，原纤维自组装并成束以形成半柔性纤维网络。在这里，我们表明纤维蛋白网络的非凡应变硬化反应直接反映了纤维蛋白纤维的分层结构。我们测量的未捆绑的原纤维网络的流变学，并找到良好的协议与仿射模型的可扩展蠕虫状聚合物。通过与这些数据的直接比较，我们表明，由粗纤维组成的生理纤维蛋白网络可以建模为紧密的原纤维束网络。我们证明，在纤维中的原纤维之间的耦合的紧密性可以通过凝血因子XIII的酶促分子间交联的程度来调节。此外，在高应力下，原纤维独立地贡献于网络弹性，这可能反映了紧密束结构的解耦。因此，纤维蛋白纤维的分层结构可以解释血凝块的非线性和巨大的弹性恢复特性。
2015-09-14 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
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
Mesoscale simulation of semiflexible chains. II. Evolution dynamics and stability of fiber bundle networks
本文用Johnson-Kendall-Roberts（JKR）弹性接触模型模拟了缔合半柔性纤维和纤维与胶体颗粒混合物的网络形成，并给出了颗粒弹性和表面能的相图。当纤维自组装时，它们形成足够大的纤维-溶剂表面能的网络。如果表面能高于单个颗粒结晶的值，则粘附力驱动扩散限制的聚集。两种机制有助于粗化：非关联链加入现有的束，和纤维束合并。当网络连接的长度大致为持久长度时，粗化停止，与表面能无关。如果表面能低于单个颗粒结晶时的值，则仍可以形成网络，但速度要慢得多（反应受限）。当链条或多或少平行运行时，它们之间就会形成松散的（类似液体的）集合体。这些组装体通过扩散和聚集生长，并形成松散的网络，其在微相分离中设置，即脱水收缩。只有当团簇结晶时，粗化过程才停止。在这种情况下，网络连接的长度大于单链的持久长度，并且取决于表面能的值。在这项研究中，所有的半柔性均聚物网络都表现出脱水收缩。纤维和胶体颗粒的混合物也形成纤维束网络，但是通过选择足够低的胶体体积分数，获得溶胀凝胶。该模型的应用是在生物系统中，纤维自组装成细胞壁和骨组织。
2013-06-06 cond-mat.soft
"Twist-Controlled" force amplification \& Spinning tension transition in yarn
结合实验和数值模拟与加捻纱线的力学/统计模型，我们讨论了纺纱之间的过渡无凝聚力的组装成纱的纤维。我们表明，这种过渡是连续的，但非常尖锐，由于一个巨大的放大摩擦力的规模为$\exp θ^2$，其中$θ$是扭曲角。我们证明，这种过渡是完全由一个无量纲数${\mathcal{H}}$涉及扭曲，摩擦系数，和几何长度控制。该数值${\mathcal{H}} \simeq 30$的临界值可以与达到拉伸强度时纤维锁定在一起相关联。这个临界值要求纱线必须是具有给定节距的非常细长的结构。它还导致存在一个最佳的纱线半径。我们的理论预测成功地比较天然棉纤维制成的纱线。
2021-12-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Elasticity in Amorphous Solids: Nonlinear or Piece-Wise Linear?
宏观非晶态固体中应力-应变曲线的准静态应变控制测量导致非线性外观曲线，该曲线以机械塌陷或以在平均应力周围波动的稳态结束，该平均应力随着应变的增加而保持恒定。因此，用应变的幂来拟合应力的非线性展开是非常诱人的。我们认为，在低温下，这种膨胀的意义需要重新考虑。我们指出淬火和退火的应力-应变曲线的平均值之间的巨大差异，并提出一个有用的描述的机械响应是由应力（或应变）依赖的剪切模量的理论评估存在。弹性响应是分段线性的，而不是非线性的。
2016-02-08 cond-mat.soft
Evaluation of loop formation dynamics in a chromatin fiber during chromosome condensation
在有丝分裂过程中，由DNA和蛋白质组成的染色质纤维折叠成连续的环状，形成杆状染色体。虽然环生长动力学的研究在几个研究，其详细的过程是不清楚的。在这里，我们描述的循环长度的时间演化的热驱动的环路生长过程作为一个迭代的地图，通过计算的过程中所涉及的物理量。我们量化的能量在染色质环的形成过程中，通过计算的自由能的未成环和成环的染色质使用Domb-乔伊斯模型的晶格聚合物链，将弯曲弹性热驱动的循环生长过程。采用平均场论对回路间的排斥体积相互作用进行积分。我们比较了环形成能和热能，并评估了环长度的增长，通过热涨落。通过假设被排除的体积参数对循环长度的依赖性，我们构造了循环增长动力学的迭代映射。该图表明，对于一个单一的反应循环的环的生长长度随着时间的推移而减少，以达到凝聚素的大小，其中环的生长动力学可以是较少的随机性，并被视为凝聚素作为一种马达蛋白的直接动力冲程。
2022-03-28 cond-mat.soft
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
J-shaped stress-strain diagram of collagen fibers: Frame tension of triangulated surfaces with fixed boundaries
我们目前的Monte Carlo数据的应力-应变图获得使用两种不同的三角形表面模型。第一种是Helfrich和Polyakov（HP）的正则表面模型，第二种是Finsler几何（FG）模型。实验观察到的应力-应变图的形状称为J形。实际上，该图在小应变区有一个平台，在相对大的应变区变成线性。由于这种高度非线性的行为，J形图远远超出了普通弹性理论的范围。因此，J形图背后的机制仍有待澄清，尽管人们普遍认为胶原蛋白的自由度起着至关重要的作用。我们发现，FG建模技术提供了一个粗粒度的图片之间的相互作用的胶原蛋白和散装材料。胶原蛋白分子或纤维的方向自由度的作用可以在FG建模的背景下理解。讨论了HP（FG）模型不能解释J形图的原因。
2017-04-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Chromatin: a tunable spring at work inside chromosomes
本文着重于染色质生物功能的机械方面。在一个基本的几何建模的染色质组装，我们第一次给出了完整的一套弹性常数（扭曲和弯曲持久长度，拉伸模量和扭曲-拉伸耦合常数）的所谓的30 nm染色质纤维，在DNA的弹性性能和几何性能的纤维组装。计算自然地将纤维嵌入到当前的分析模型中，称为“可扩展的蠕虫状绳索”，从而可以直接预测力-延伸曲线。我们发现，这些弹性常数是非常敏感的连接器的长度，高达1 bp，或相当于其扭曲，并可能局部达到非常低的值，产生高度灵活和可扩展的域中的纤维。特别地，反映染色质纤维的手性的扭转-拉伸耦合常数在接头长度变化时表现出陡峭的变化和符号变化。我们认为，这种可调的弹性可能是染色质功能的一个关键特征，例如在转录的启动和调节中。
2001-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.BM
Continuum Elasticity Theory Approach for Spontaneous Bending and Twisting of Ribbons Induced by Mechanical Anisotropy
螺旋带出现在许多生物和工程系统中，通常由各向异性表面应力、残余应变以及层压复合材料层之间的几何或弹性失配驱动。一个完整的数学分析开发的分析预测的平衡变形的螺旋形状的最初平坦，直的带，规定的幅度和方向的主曲率时，受到任意的表面应力和/或内部残余应变分布。螺旋角，半径，轴和手性的变形螺旋带预测与一个全面的，三维模型，结合弹性，微分几何，和变分原理。通常，机械各向异性（例如，在表面/外部应力、残余应变或弹性模量中）将导致自发的三维螺旋变形。当变形的主轴与带的几何轴重合时，形成环形。从圆柱形螺旋带到纯扭曲带或管状结构的过渡通过调整相关几何参数来控制。分析，封闭形式的预测的带状形状进行了验证，简单，桌面实验。这种理论方法代表了一种工具，以告知材料和系统的设计，以实现所需的螺旋几何形状的需求。
2012-09-14 cond-mat.soft math-ph math.DG
Permeability heterogeneity and bulk linear elasticity of displaced clay suspensions determine interfacial pattern morphologies in Hele-Shaw experiments
本研究通过添加剂调控黏土悬浮液力学性能，在Hele-Shaw槽置换实验中发现两种新型界面传播机制，揭示了弹性、剪切稀化等对界面图案的影响，为调控受限置换过程的界面不稳定性提供了有效策略。
2025-09-06 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
The effect of chain polydispersity on the elasticity of disordered polymer networks
由于其独特的结构和机械性能，无规交联聚合物网络在许多不同的领域发挥着重要作用，从细胞生物学到工业过程。为了阐明这些属性是如何控制的网络的物理细节（\textit{e.g.}链长和端到端的分布），我们产生了无序的幻影网络与不同的交联剂浓度$C$和初始密度$ρ_{\rm init}$，并评估其弹性性能。我们发现，在相同的链浓度与相同的$C$，这决定了链的数量和链长分布的网络计算的剪切模量，强烈依赖于网络的制备协议，这里由$ρ_{\rm init}$控制。我们合理化这种依赖性，采用通用的应力-应变关系的聚合物网络，不依赖于特定形式的聚合物端到端的距离分布。我们发现，网络的剪切模量是一个非单调函数的密度的弹性活动股，这种行为有一个纯粹的熵的起源。我们的研究结果表明，如果短链是丰富的，因为它总是随机交联的聚合物网络的情况下，准确的链构象分布的知识是必不可少的正确预测的弹性性能。最后，我们将我们的理论方法应用于已发表的实验数据，定性地证实了我们的解释。
2021-01-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonlinear Elasticity, Fluctuations and Heterogeneity of Nematic Elastomers
液晶弹性体实现了一种迷人的新形式的软物质，即传统的交联聚合物凝胶（橡胶）和液晶的复合物。这些{ \em固体}液晶汞齐，非常类似于它们的（常规的，流体）液晶对应物，可以自发地部分打破平移和/或取向对称性，伴随着新的软戈德斯通模式。因此，这些材料可以表现出非常规的弹性，其特征在于一些弹性模量的弹性强制消失。因此，对这种固体的恰当描述需要对经典弹性理论作必要的修改。在这项工作中，我们发展了一个{ \em旋转不变}，{ \em非线性}理论的弹性体的理想液晶弹性体的双相。我们表明，它的特点是软模式，对应于长波长的剪切变形的固体网络和旋转的方向场的组合。我们研究了这些软模的热涨落网络的不均匀性的存在下，并表明，它们导致了各种各样的异常弹性性质，如奇异的长度尺度相关的剪切弹性模量，发散的弹性常数的张开变形的指向矢，长尺度不可压缩性，普遍泊松比和非线性应力应变关系的任意小应变。这些长尺度的弹性性质是{ \em通用}的，由一个非平凡的零温度固定点控制，并构成了一个定性的崩溃的经典弹性理论在弹性体。因此，弹性体实现了稳定的“临界相”，其特征在于普遍的幂律相关性，类似于连续相变的临界点，但在整个相上延伸。
2007-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic regimes of sub-isostatic athermal fiber networks
无序纤维网络的非热模型对于研究由刚性生物聚合物组成的弹性网络的力学非常有用。底层网络结构是影响这些系统弹性特性的一个关键方面，这些系统包括丰富的线性和非线性弹性。现有的计算方法都集中在基于晶格和非晶格网络从随机放置的杆。这是不明显的，先验的，无论是两个架构有根本相似或不同的机制。如果它们是不同的，那么不清楚哪一个代表了生物网络的更好模型。在这里，我们表明，这两种方法基本上是等效的相同的网络连接，提供的网络是次均衡相对于中心力的相互作用。此外，对于一个给定的亚均衡连接，我们甚至发现，基于晶格的网络在2D和3D表现出几乎相同的非线性弹性响应。我们提供了一个描述的线性力学的两个架构的缩放函数。我们还表明，非线性政权是由纤维弯曲和硬化源于亚均衡网络的稳定应力。我们提出了一个广义的关系，这个政权的自生法向应力下发展的变形。不同的网络结构对正应力有不同的敏感性，但本质上表现出相同的非线性机制。这种硬化机制已被证明成功地捕获胶原网络的非线性力学。
2015-12-24 cond-mat.soft
Capillary sorting of fiber suspensions by dip coating
针对悬浮液中细长各向异性颗粒分选的难题，提出利用浸涂式毛细管过滤，通过平坦/圆柱形基底分别实现纤维按直径或长度的可控分选，并给出工艺设计指导原则。
2024-09-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Scale-dependent elasticity as a probe of universal heterogeneity in equilibrium amorphous solids
平衡非晶态固体状态--形成，例如通过使大分子流体的组分充分地无规交联-是以颗粒定位长度的普遍分布为特征的非均相状态。接近交联密度控制的连续无定形固化过渡，这种分布服从缩放形式：它有一个单一的峰值，在一个长度尺度发散（随着宽度的分布）的过渡接近。控制非晶态固体宏观弹性剪切变形的模量不依赖于局域化长度的分布。然而，这是自然的预期，在逐渐变短的长度尺度的变形-中尺度变形-的有效模量表现出规模依赖性，软化的变形长度尺度减小。这是因为局部化颗粒的增加部分实际上在变形长度尺度上是液体状的，因此在对弹性响应的贡献方面不太有效。在本文中，局部化长度的分布和尺度相关的弹性剪切模量之间的关系进行了探讨，它是示出，在设置的副本平均场论，有效模量确实表现出尺度相关的软化。通过这种软化，中尺度弹性提供了一个探针的非均匀性的状态，其特征在于本地化长度的分布。特别是，短的长度尺度的弹性形变的响应示出在短的本地化长度的普遍的本地化长度分布的渐近发光。
2023-01-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
