On the two principal curvatures as possible entropic barriers in a mesoscopic nonequilibrium thermodynamics model of complex matter agglomeration
非平衡态热力学理论很好地描述了不可逆型的物质凝聚现象。该描述假设热力学（内部）状态变量处于局部平衡，并使用众所周知的通量-力关系，涉及昂萨格系数，最终在局部守恒定律的福克-普朗克型。将其应用于物质团聚现象（通常称为成核和生长过程）时出现的中心问题之一似乎是一些物理上可接受的熵垒或阻碍生长的因素的识别。在本文中，我们希望提出某些几何动力学障碍作为所谓的熵障碍的严重候选人。在热力学形式主义的框架内，它们总是与控制系统的物理势的适当选择相关联。事实证明，库仑（或引力）型势的某种选择导致强调高斯曲率的作用，而对数物理势形式的另一种选择必然导致平均曲率的显著作用。整个推理已经成功地测试了一个物理力学多晶演化模型介绍了几年前的物理metalurgical的目的，并修改用于生物物理软物质团聚。
2003-02-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Entropic Elasticity, Cooperative Extensibility and Supercoiling Property of DNA: A Unified Viewpoint
建立了一个统一的模型来研究最近观察到的DNA熵弹性、协同伸展性和超螺旋性质。随着一个新的结构参数（折叠角$ϕ$）的引入，被认为是糖-磷酸骨架的弯曲变形，核苷酸碱基对的空间效应，和短程碱基堆积相互作用。扭转松弛和负超螺旋DNA的理论结果与实验观察的全面协议强烈表明，碱基堆积的相互作用，虽然在性质上是短程的，占主导地位的DNA的弹性，因此具有重要的生物学意义。
1999-04-04 cond-mat.dis-nn 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
Entropic Elasticity of Double-Strand DNA Subject to Simple Spatial Constraints
本论文的目的是研究的dsDNA分子的熵弹性，具有晶体学长度L的顺序为10至30持久长度A，当它受到空间障碍物。我们没有尝试通过求解Schodringer方程来获得单分子配分函数。我们更喜欢停留在WLC模型的离散化版本中，增加一个单体势，模拟空间约束。我们直接从离散化的玻尔兹曼公式推导出连接相对于相邻“有效单体”的配分函数的传递矩阵。我们在泛函积分中插入了足够的狄拉克δ函数，以确保单体坐标和切向量是独立变量。然后，配分函数由迭代过程给出，该迭代过程在数值上有效并且在物理上透明。作为我们的离散化方法的测试，我们已经研究了两种配置，涉及一个双链DNA分子之间的一对平行板限制。
2006-02-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Entropic Elasticity of Twist-Storing Polymers
研究了扭转约束聚合物的统计力学。聚合物被建模为具有弯曲刚度A kT和扭转刚度C kT的波动杆。在这样的模型中，热弯曲波动通过关系Lk = Tw + Wr在几何上耦合到所施加的扭矩。我们探讨这种耦合，并找到我们的模型和最近的实验结果之间的预测一致的单双链DNA分子。该分析提供了微观扭转刚度（在螺旋重复上平均）的实验测定。使用C=109 nm获得理论和实验之间的定量一致性。该理论进一步预测了弯曲波动引起的有效扭转刚度的热降低。最后，我们发现一个小的反射的分子手性的实验数据和解释它的DNA双链体的扭曲-拉伸耦合。
1998-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Sequence Effects on DNA Entropic Elasticity
DNA拉伸实验通常使用蠕虫状链模型来解释;然后将模型中出现的持续长度A解释为双螺旋的弹性刚度。实际上，这种方法得到的持久长度是弯曲刚度和反映序列信息的内在弯曲效应的组合，就像在零拉伸力下一样。这一观测结果解决了这些实验中测得的A值与其他方法测得的更大的“动态持续长度”之间的差异。另一方面，扭转约束拉伸实验推导出的扭曲持续长度没有受到这样的校正。我们的计算非常简单且具有分析性;它适用于DNA和其他具有弱内在无序的聚合物。
1997-11-26 cond-mat.soft q-bio.BM
Entropic Elasticity of Weakly Perturbed Polymers
考虑到不等价的固定力和固定长度的合奏在弱力制度，状态方程推导出描述的平衡扩展或压缩的一个理想的高斯聚合物链响应于施加的力，以这样的方式，计算出的未拉伸标量端到端的分离是随机线圈的大小，而不是零。从而修改了聚合物链的熵-弹簧模型，使得为了计算的目的，弹簧是有限的而不是零未拉伸长度。这些力的法律被证明是一致的观察从拉伸实验上进行的单个DNA分子，其中所测量的延伸接近非零极限的外力减少。当用来描述单链动力学，这种方法产生一个单一的指数松弛表达式的短高斯链（珠弹簧哑铃），当最初压缩或扩展放松到一个状态，具有随机线圈端部分离，与Rouse模型的结果一致。推导出一个方程，描述了一个带电的，拴在一起的链的拉伸响应到一个弱电场（可能会发生在电泳），计算不可行的传统方法。最后，熵的工作所需的表达式，使链的两端在一起，从随机线圈配置，推导出与胡克的结果。
2001-01-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Entropic elasticity and dynamics of the bacterial chromosome: a simulation study
通过计算机模拟，研究了类DNA聚合物与非DNA结合蛋白和DNA结合蛋白相互作用的压缩和伸展动力学。我们考虑的几何形状是受到最近的实验的启发，探测细菌类核（DNA加上相关的蛋白质）的压缩弹性，其中DNA被限制在一个圆柱形容器中，并受到“活塞”的作用-一个球形珠，其中施加外力。我们量化的空间相互作用（排除体积）的力-延伸曲线的聚合物被压缩的效果。我们发现，非DNA结合蛋白质，即使在低密度，施加渗透力，这可能是一个很大的熵比压缩的DNA所施加的力。我们观察到的趋势在蛋白质大小的变化方面是定性稳健的，并且对于中性和带电蛋白质（和DNA）是相似的。我们还量化了DNA扩张的动力学去除“活塞”：而扩展是很好地拟合幂律，表观指数取决于蛋白质浓度，和蛋白质-DNA相互作用的显着方式。我们进一步强调了一个有趣的动力学过程，我们观察到的DNA与DNA结合蛋白相互作用时，相互作用强度是中间的DNA的膨胀：蛋白质结合，而DNA被包装的压缩力，但他们“弹出”一个接一个的力被删除，导致一个缓慢的解压缩动力学。最后，我们量化了超螺旋的重要性，这是细菌DNA在体内的一个重要特征。
2017-03-17 cond-mat.soft
Torsional Directed Walks, Entropic Elasticity, and DNA Twist Stiffness
DNA和其他生物聚合物由于其扭转刚度而不同于经典聚合物。这一属性改变了他们的构象在张力下的统计特征，从一个经典的随机行走的问题，我们称之为'扭转定向行走'。受最近对单个DNA分子的实验的启发[Strick等人，Science 271（1996）1835]中，我们用公式表示扭转定向行走问题，并在适当的力域中解析地求解它。我们的技术提供了一个直接的物理测定的微观扭转刚度C和扭转拉伸耦合D相关的DNA功能。该理论定量地拟合了现有的实验数据，作为在很宽的作用力范围内的过扭曲的函数;拟合实验数据得到数值C= 120 nm和D= 50 nm。未来的实验将完善这些值。我们还预测，弯曲起伏的有效扭转刚度减少的现象，应在未来的单分子实验测试，我们给出了它的解析形式。
1997-08-21 cond-mat.soft q-bio.BM
Elasticity of arrested short-ranged attractive colloids: homogeneous and heterogeneous glasses
我们评估逮捕短程有吸引力的胶体的弹性相结合的分析可解的弹性模型与分层逮捕计划到一个新的方法，它允许区分微观（初级粒子水平）从介观（集群水平）的贡献宏观剪切模量。结果定量预测实验数据在很宽的体积分数范围内，并表明在这种情况下，相关的贡献是由于介观结构。在此基础上，我们提出，不同的短程吸引胶体的逮捕状态，可以有意义地区分为均匀或非均匀的胶体玻璃的长度尺度，控制其弹性行为。
2009-10-27 cond-mat.soft
Does mesoscopic elasticity control viscous slowing down in glassforming liquids?
本文提出以固有态局部偶极响应定义的介观刚度κ(T)解释玻璃形成液体的黏性减慢，并通过计算机液体检验其与活化能垒的关系及势能面差异。
2021-08-17 cond-mat.soft
Mechanics and thermodynamics of contractile entropic biopolymer networks
针对收缩性生物聚合物网络的熵弹性，本文结合瞬态交联网络动力学理论与由 Onsager 关系确定的活性通量，建立了宏观力学的闭式模型。
2024-11-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
DNA entropic elasticity for short molecules attached to beads
在单分子实验中，力被施加到DNA或RNA分子上，使得核酸性质和核酸-酶相互作用的重要发现成为可能。这些实验依赖于聚合物力延伸行为的模型来校准实验;通常实验使用蠕虫状链（WLC）理论用于双链DNA和RNA。这一理论与长分子的实验结果吻合得很好。最近的单分子实验使用较短的分子，其轮廓长度在1-10个持久长度的范围内。迄今为止，大多数WLC理论计算都假设分子长度为无限长，并且与较短链的实验不一致。当使用较短分子时变得重要的关键物理效应包括（i）约束分子末端处允许的波动的边界条件和（ii）聚合物所连接的珠的旋转波动，其改变分子的表观延伸。我们描述了有限蠕虫状链（FWLC）理论，它考虑到这些影响。我们表明FWLC预测偏离经典的WLC解决方案的分子轮廓长度的几倍的持久性长度。因此，FWLC将允许更准确的实验校准相对较短的分子，促进未来的发现在单分子力显微镜。
2006-01-24 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Unified origin of negative energetic elasticity in a lattice polymer chain: soft self-repulsion and bending stiffness
Mie University（三重大学）
本研究通过分析晶格聚合物链的自排斥和弯曲刚性，统一了负能量弹性的两种机制，并揭示了自排斥与弯曲刚性对内能标度的影响。
2026-01-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
A mesoscopic theory to describe the flexibility regulation in F-actin networks: An approach of phase transitions with nonlinear elasticity
人工合成的肌动蛋白网络由于其柔软、湿润的性质，模仿了许多生物支架结构，作为生物材料引起了人们极大的兴趣。在细胞内，肌动蛋白网络由数十种肌动蛋白结合蛋白（ABP）调节，这使得一个高度复杂系统具有几种涌现行为。特别是，钙调蛋白是一种ABP，被鉴定为肌动蛋白稳定剂，但其机制仍然知之甚少。最近的实验使用的体外模型系统的交联肌动蛋白与钙调蛋白和大变形体流变学，发现网络与碱性钙调蛋白表现出延迟的发病，并能够承受更高的最大应变软化前。在这项工作中，我们表明，这两个网络之间的差异，有和没有钙调蛋白，不仅提供了捆绑的灵活性。但是，也编码预应变和交联粘附能的调节的改变，以定义新的屈服点。我们从理论上验证了这些影响，使用非线性连续介质力学的半柔性和交联网络。此外，根据Landau的形式主义，通过相互作用参数$Γ$的定义来描述微观结构的变化。根据这个简单的模型，我们证明了相互作用参数可以描述的实验观察以下的标度指数为$Γ\sim \mid c-c_{cr} \mid^{1/2}$，其中$c$是钙调蛋白和肌动蛋白的浓度之间的比率。这一结果提供了有趣的反馈，以提高我们对几种机械生物学途径的理解。
2019-03-14 cond-mat.soft
Kinetic Equations for Diffusion in the Presence of Entropic Barriers
利用介观非平衡态热力学理论，导出了势垒存在时体系的一般动力学方程。该结果适用于描述系统的动态熵障碍的影响的演变。我们详细分析了扩散的情况下，在不规则的几何形状的域中的边界的存在下，诱导熵障碍时，接近精确的动力学的描述粗糙。相应的动力学方程，命名为Fick-Jacobs方程，得到，其有效性是通过制定的扩散系数的比例律，这取决于边界的形状推广。我们提出的方法可以是有用的，以分析系统的动力学在纳米级的熵势垒的存在是一个共同的特点。
2001-10-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the statistical physics and thermodynamics of polymer networks: a Eulerian theory for entropic elasticity
本研究提出一种基于统计物理与热力学的欧拉理论，通过全局热力学平衡条件描述聚合物网络分子运动学，构建了优于现有模型的超弹性模型，并揭示了链取向相变引发的双轴不稳定性。
2025-07-15 cond-mat.soft
Single chain elasticity and thermoelasticity of polyethylene
本文用连续空间原子模型的蒙特卡罗模拟计算了聚乙烯在$θ$点上的单链弹性，拉伸到其轮廓长度的90%。如果将持续长度视为与温度相关的参数，则弹性定律以及自由能和内能随拉伸的变化可以很好地用蠕虫状链模型来表示，直至链伸长65%。超过这个伸长值，简单的理想链模型不能以热力学一致的方式描述Monte Carlo数据。这项研究加强了使用蠕虫状链模型来解释实验数据的弹性合成聚合物在有限的可延伸性制度，提供的链还没有在其完全拉伸制度。具体的溶剂的弹性定律和分配之间的能量和熵的贡献单链弹性的影响进行了研究。
2002-09-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Universal shape characteristics for the mesoscopic star-shaped polymer via dissipative particle dynamics simulations
在本文中，我们研究了星形聚合物在不同的溶剂质量的形状特征，使用介观水平的建模。用耗散粒子动力学方法对相同分子量的均相星形聚合物和四种不同的非均相星形聚合物进行了模拟。我们分析了在坏的，好的和$θ$溶剂制度的回转半径和非球面性。详细的解释之间的相互作用的基础上的自由能和分析的非球面性的个别分支的贡献和熵的解释的增加，在$θ$溶剂制度的非球面性提供。
2017-12-24 cond-mat.soft
Elasticity of semiflexible polymers in two dimensions
我们从理论上研究的熵弹性的半柔性聚合物，如DNA，局限于两个维度。利用蠕虫链模型，我们得到了一端受恒定力拉伸的聚合物的配分函数的精确解析表达式。聚合物的力-延伸关系计算在长链极限的Mathieu特征函数。我们还介绍了半柔性聚合物与电场相互作用的应用，并推导了在强电场中聚合物的有序序参量和平均伸长。
2007-04-06 cond-mat.soft q-bio.BM
Negative energy elasticity in a rubberlike gel
橡胶弹性是热力学第二定律中熵力的原型;对天然橡胶和合成橡胶的大量实验和理论研究表明，弹性主要源于形变的熵变。类似地，在含有大量溶剂的聚合物凝胶中，也已经假定剪切模量（刚性模量）$G$（其为一种弹性模量）近似等于熵贡献$G_S$，但是这还有待于实验验证。在这项研究中，我们测量的剪切模量$G$在橡胶状（超弹性）聚合物凝胶的聚合物体积分数是最多0.1的温度依赖性。结果，我们发现能量贡献$G_E=G-G_S$可以是显著的负值，达到剪切模量$G$的两倍（即，$\left|G_E\right| \simeq 2G$），尽管稳定材料的剪切模量通常必然为正。我们进一步认为，能量的贡献$G_E$是由一个消失的温度，这是一个通用的功能的归一化聚合物浓度，和$G_E$消失时，溶剂被删除。我们的研究结果突出了橡胶弹性和凝胶弹性之间的本质区别（以前认为是相同的），并将凝胶弹性的既定领域推向一个新的方向。
2021-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Relationship between Entropic Bottleneck in Free Energy Landscape, Nonexponential Relaxation and Fragility of Glass-Forming Liquids
提出了一个介观模型来解释过冷液体在从上到下接近其玻璃化转变温度时的反常动力学。该模型基于$β$有组织的$α$过程的假设，要求在一个总的$N_β$环境中，$β$过程的最小临界数$N_{c}$被相干激发.模型的数值评估表明，在这个临界数的背景下，一个温和的$N_β$的增长可能会导致一个严重的熵瓶颈，并减缓动态观察到的程度接近真正的玻璃化转变。玻璃形成液体的脆性被示出与比率$γ(= N_{c}/N_β)$的增长相关。
2003-03-09 cond-mat.soft
Mesoscopic model for the fluctuating hydrodynamics of binary and ternary mixtures
将最近提出的连续速度流体动力学的粒子模型推广到模拟不互溶的二元混合物。排除体积之间的相互作用的两个组件建模随机多粒子碰撞，这取决于当地的速度和密度。动量和能量是局部守恒的，并且在高碰撞率下发生熵驱动的相分离。导出了状态方程的显式表达式，并证明了体自由能的浓度依赖性与Widom-Rowlinson模型相同。相图的分析结果与模拟数据吻合得很好。从液滴的毛细波谱分析中得到的线张力的结果与基于拉普拉斯方程的测量结果一致。两亲性二聚体的引入使得三元表面活性剂混合物的相行为和动力学模型成为可能。
2007-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Solvent-Induced Negative Energetic Elasticity in a Lattice Polymer Chain
本研究通过立方晶格上的自避行走模型，从理论上证明了聚合物-溶剂吸引相互作用会导致单链出现负能量弹性，并定性再现了凝胶实验中的温度依赖性，揭示了其微观起源。
2023-03-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-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
Influence of Chain Structure and Swelling on the Elasticity of Rubbery Materials: Localization Model Description
经典的网络弹性理论是基于柔性无体积聚合物固定到网络中的概念，其中没有排除体积，甚至拓扑相互作用，并且其中链通过布朗运动探索可接近的构型。在这种类型的模型中，网络的弹性来自于网络结点位置的位移引起的熵变化。这种方法的缺点是很明显的观察，未溶胀的橡胶材料几乎是不可压缩的，反映了存在强烈的分子间相互作用，限制了聚合物链的探索其本地管状分子环境。这些固体橡胶材料的变形需要考虑局部分子堆积约束在变形下如何改变，以及这些变化对整个材料宏观弹性的影响。Gaylord和Douglas提出的橡胶弹性的简单局域化模型，为具有较强分子间相互作用的橡胶在致密聚合物状态下的网络弹性提供了一个简单的极小模型。特别强调的是在这个模型的影响，在描述网络的弹性如何变化与溶胀的溶剂，一种现象，从经典的弹性大的偏差已被观察到，并涉及橡胶材料的许多应用程序的相关情况。我们还讨论了基于同一堆积图的纠缠性质，并推导了纠缠与分子参数之间的一般关系，发现我们的预测与最近的实验关联相一致
2013-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tensile elasticity of semiflexible polymers with hinge defects
近年来，人们已经清楚地认识到，为了解释在一些重要的生物聚合物中实验观察到的更复杂的行为，需要修改简单的均匀蠕虫状链模型。例如，短ds-DNA的大柔性归因于扭结或铰链缺陷。本文在弱弯曲近似下，解析计算了具有永久铰链缺陷的蠕虫链的力-伸长关系。缺陷的特征在于其弯曲能（在完全柔性的情况下，其可以为零）及其沿着聚合物轮廓的位置。除了链条的弯曲刚度，这些是描述我们模型的唯一参数。我们表明，铰链缺陷导致显着增加的预应力链的微分拉伸柔度。在小的力的限制，铰链缺陷显着增加熵弹性。我们的结果适用于任何一对半柔性段连接的铰链。因此，它们也可能与细胞骨架丝（F-肌动蛋白，微管）有关，其中可以将连接两条丝的交联视为铰链缺陷。
2017-10-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Weak Anchoring and Surface Elasticity Effects in Electroosmotic Flow of Nematic Liquid Crystals Through Narrow Confinements
由于微流控输运现象的出现，微流控液晶流的出现引起了人们的重新关注。在众多的输运过程中，电渗是一种有效的窄约束流体驱动方法。在目前的研究中，我们探讨了电驱动流的离子夹杂物考虑到从表面诱导的弹性和双电层现象的影响，一个可压缩流体。表面效应对流动特性的影响在微受限环境中会增大，必须加以适当的处理。为此，我们设计的耦合流动控制方程的基本自由能分析考虑的贡献，从第一和第二阶弹性，介电，挠曲电，离子和熵的能量。我们进一步考虑了弱锚定表面调整与二阶弹性，这有助于我们更准确地捕捉沿边界的指向矢变形。本研究的重点是在所产生的线性电渗通过狭缝型微通道，其表面被认为是化学处理，以显示一个垂直型弱锚定状态的表面电荷和弹性效应的影响。特别是在较高的电场下，观察到了一种光学周期性条纹结构，其中用于动态研究的埃里克森数被限制在统一的数量级。
2016-04-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Elasticity of single flexible polymer chains in good and poor solvents
力-伸长曲线在力谱实验中测量单个聚合物链的熵弹性。一个蠕虫状链模型被用来描述力延伸实验与一个内在的链参数称为持久长度，这是一个衡量局部弯曲的灵活性。对于柔性聚合物，在不同的力制度的持久性长度的估计存在差异。例如，基于原子力显微镜（AFM）的拉伸实验报告了异常低值，这也与磁镊实验不一致。为了理解这一点，我们调查的微观力探针和聚乙二醇链的内在弹性在AFM为基础的实验之间的耦合的作用。我们使用振荡流变学进行实验，通过提供一个固定频率的外部激励的探头。我们表明，一个适当的量化的弹性响应直接测量的振荡技术偏离传统的力延伸曲线显着。通过拟合WLC刚度延伸数据得到的持久长度与平衡镊子实验匹配良好。此外，对于聚苯乙烯链在贫溶剂中的弹性响应没有观察到振荡和等速拉伸实验之间的偏差。然而，对于在良溶剂中的聚苯乙烯观察到这种偏差。我们把这归因于聚苯乙烯单体在水中的疏水相互作用。我们的研究结果表明，单聚合物链上的振荡流变学提供了其弹性响应的定量估计。持久性长度值的一致性，使用磁镊实验在低力制度和高力制度的AFM实验表明，WLC是成功的描述聚合物的弹性力范围内的AFM实验中通常探测。
2021-07-27 cond-mat.soft
Scale-dependent non-affine elasticity of semiflexible polymer networks
真核细胞的细胞骨架提供机械支持并控制细胞内运输。这些功能依赖于半柔性蛋白质细丝网络的复杂机械性质。最近的理论兴趣集中在这种网络的介观性质，特别是对力学的局部，非仿射弯曲变形的影响。在这里，我们研究了局部网络变形的影响的尺度依赖的流动性的探测粒子在纠缠网络的半柔性肌动蛋白丝高带宽微流变学。我们发现，在这些网络中的微米尺寸的颗粒经历两个相反的非连续弹性效应：熵耗尽降低了有效的网络刚度，而网络的局部非仿射变形大大提高了在低频率下的刚度。我们表明，一个简单的模型的横向弯曲的细丝嵌入在粘弹性背景导致的缩放制度的表观弹性模量G '（ω）\sim ω^{9/16}，密切匹配的实验。这些结果为半柔性聚合物网络对小物体的感觉如何不同提供了定量证据，并且它们证明了非仿射弯曲变形如何主导细胞中囊泡和细胞器的流动性。
2012-10-31 cond-mat.soft q-bio.SC
Ultra-long range correlations of the dynamics of jammed soft matter
我们使用光子相关成像，最近推出的空间分辨动态光散射方法，调查各种堵塞和玻璃软材料的动态的空间相关性。引人注目的是，我们发现，在深堵塞的软材料的动力学的空间相关性是相当普遍的超长范围，延伸到系统的大小，数量级大于任何相关的结构长度尺度，如粒径，或胶体凝胶系统的筛目尺寸。这必须与分子、胶体和颗粒状"过冷“流体的情况形成对比，在这些情况下，动力学的空间相关性最多延伸到几个粒子上。我们的研究结果表明，系统动力学中的超远程空间相关性与弹性的起源直接相关。虽然具有熵弹性的固体状系统表现出非常适度的相关性，但由于应变在整个接触网络中的有效传输，具有非线性弹性的系统表现出超长范围的相关性。
2010-06-29 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
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
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
Universal deformations of ideal liquid crystal elastomers
液晶弹性体是橡胶状固体，其中液晶介晶（刚性棒状分子）结合到聚合物的主链中或作为聚合物的侧链。由于橡胶的熵弹性和液晶的取向相变之间的耦合，这些固体显示出一系列不寻常的热机械性能。这些有趣的特性之一是柔软的行为，它能够在几乎没有应力的情况下发生显著的变形。虽然这种现象是众所周知的，但它在很大程度上是在均匀变形的背景下进行研究的。本文研究复杂非均匀变形中的软行为。我们将这些材料建模为超弹性、各向同性、不可压缩固体，并利用埃里克森的开创性工作，埃里克森建立了非平凡的普遍变形的存在，这些变形满足每一个超弹性、各向同性、不可压缩固体的平衡方程。我们研究了球形和圆柱形气球的膨胀，空化和弯曲。
2022-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Equation of State Based Slip Spring Model for Entangled Polymer Dynamics
发展了一种基于混合粒子和场的介观布朗动力学方法来模拟缠结聚合物熔体。聚合物珠由几个库恩段，和它们的运动是由样品的亥姆霍兹能量，这是一个总和的熵弹性链之间的珠，滑动弹簧，和非键相互作用。缠结效应由滑动弹簧引入，滑动弹簧是连接相同链上的不连续珠或不同聚合物链上的珠的弹簧。滑动弹簧的终端位置在模拟过程中通过动力学蒙特卡罗跳跃方案改变，在链端的滑动弹簧具有速率控制的创建/破坏过程。的速率常数是一致的自由能函数，并满足微观可逆平衡。非键相互作用的自由能是从一个适当的状态方程，它是计算作为一个功能的局部密度通过正交网格通过模拟箱;占它是必要的复制正确的聚合物材料的可压缩性。介观模型调用的参数来自实验体积和粘度数据或原子分子动力学模拟，建立一个“自下而上”的预测框架进行特定化学聚合物系统的滑簧模拟。实施的情况下，顺式-1，4-聚异戊二烯，其结构，动力学，热力学和线性流变学在熔融状态下的定量预测和验证，而无需后验拟合的结果，实验测量的介观模拟方法。
2017-03-27 cond-mat.soft
Dynamic Analysis of Confined Ionic Liquids and Ionic Magnetic Fluids: Highlighting Long Range Elastic Interactions
通过使用全润湿边界条件来增强液体相对于表面的相互作用能，液体对机械剪切应力的响应更强，并且在亚毫米尺度下表现出弹性特性。这项研究在这里延伸到液体与强静电相互作用，如离子液体和顺磁性液体。我们表明，它也是可能的，以确定和测量非零的低频剪切弹性在亚毫米尺度。在通常被认为是粘性远离任何相变的液体中观察到的介观弹性性质以及没有扩展结构证实了考虑弹性相互作用作为外部电场或磁场下的集体效应的相关性。
2022-07-28 cond-mat.soft
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
Liquid crystalline order and its impact on shape evolution of fluid lipid membranes
Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Institut für Wissenschaftliches Rechnen, Technische Universität Dresden（德累斯顿大学科学计算研究所）；Center for Systems Biology Dresden (CSBD)（德累斯顿系统生物学中心）；Cluster of Excellence Physics of Life (PoL), Technische Universität Dresden（德累斯顿大学生命物理卓越集群）
该研究将经典曲率弹性模型扩展至Beris--Edwards--Helfrich框架，显式考虑膜内液晶有序性，揭示其与形状演化及切向流动的耦合，并展示弹性参数对平衡形状的影响。
2026-10-30 cond-mat.soft math-ph math.MP
M13-phage-based star-shaped particles with internal flexibility
本文构建了以金纳米颗粒为核心、M13噬菌体为棘刺的星形颗粒，通过多种显微与散射技术揭示其内部动力学，证明噬菌体尖端蛋白起熵弹簧作用，将星形聚合物介观模拟研究拓展至噬菌体生物技术。
2023-12-05 cond-mat.soft physics.bio-ph
Molecular mechanisms of self-mated hydrogel friction
本文结合介观模拟与实验，揭示自配水凝胶低载荷摩擦的速度依赖性源于近表面聚合物链在剪切下的重新取向与拉伸，并定量解释了摩擦系数随速度变化的幂律关系。
2022-10-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Length-dependent translocation of polymers through nanochannels
我们考虑流动驱动的单聚合物链通过纳米通道的易位。使用基于de Gennes blob模型的解析计算和介观数值模拟，我们估计了不同数目的单体链的易位的阈值通量。链的易位是由熵和流体动力学效应之间的竞争控制的，这为链设置了一个临界穿透长度，然后才能易位通过通道。我们表明，聚合物显示出两种不同的易位制度，这取决于它们的限制下的长度相比，临界穿透长度。对于长于阈值的聚合物链，移位过程对链中单体的数目不敏感，如Sakaue { \it et al.}中所预测的，{ \it欧元。Phys. Lett.}，{ \bf 72} 83（2005）。然而，对于短于临界长度的链，我们发现易位过程强烈依赖于链的长度。我们讨论了我们的研究结果的生物运输的可能相关性。
2011-10-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
Corresponding states for mesostructure and dynamics of supercooled water
众所周知，水在冻结时会膨胀，这是由液体在接近其冻结温度的温度下的负膨胀系数所预示的。这些行为，以及许多其他的，反映了当地四面体安排的水分子和熵的影响，反对it. Here，我们提供的理论分析，这种竞争的介观影响，平衡和非平衡，包括介导的接口。与一般的缩放参数支持的模拟结果，并与减少单位，阐明相应的状态，我们推导出一个相图散装和承压水和类水材料。对于水本身，相应的状态涵盖150 K至300 K的温度范围和1 bar至2 kbar的压力范围。在这种情况下，有两个可逆的凝聚相-冰和液体。在平衡之外，存在不可逆的多晶现象，即，一个以上的玻璃相，反映了动态逮捕的粗化冰。温度-时间曲线的推导来表征不同阶段的时间尺度，并解释不同的类水系统的对比动力学行为。
2015-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
From Connectivity to Rupture: A Coarse-Grained Stochastic Network Dynamics Approach to Polymer Network Mechanics
Stanford University（斯坦福大学）
本文提出了一种粗粒化随机网络动力学方法，用于研究聚合物网络的变形与破裂机制，展示了其在计算效率和物理解释上的优势。
2026-02-08 cond-mat.mtrl-sci 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
Bending rigidities and interdomain forces in membranes with coexisting lipid domains
为了精确地定量与共存的液体有序（Lo）和液体无序（Ld）域的异质脂质膜之间的基本相互作用，我们进行了详细的渗透应力SAXS实验，通过利用在筏模仿脂质多层膜的域对齐。执行蒙特卡罗（MC）为基础的分析，使我们能够确定与高可靠性的幅度和功能的依赖域间的力，同时弯曲弹性模量。与以前的方法相比，这种方法使我们能够在基本水平上考虑熵波动排斥，而不必求助于粗略合理的平均场等可加性假设。我们详细的Hamaker系数计算表明，在范德华吸引力共存的Lo和Ld阶段只有很小的差异。与此相反，排斥水化和波动的相互作用显着不同，后者占主导地位的整体排斥在Ld阶段。因此，在多层膜中，类似结构域的排列似乎起源于水合作用和波动排斥。
2015-04-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Chain breaking in the statistical mechanical constitutive theory of polymer networks
弹性体由于其大的失效应变、低密度和可定制的刚度和韧性而用于广泛的应用中。弹性体的力学行为主要来源于聚合物链底层网络的熵弹性。弹性体在大变形下经历聚合物网络内的键断裂。链的这种断裂损坏网络，可导致材料失效，并且可用作能量耗散机制。在可逆键的情况下，断裂的链可以重新形成并修复网络中的损伤。如果可逆键是动态的，链会不断地断裂和重组，形成一个短暂的网络。一个基本的本构理论的开发，这些聚合物网络的力学模型。一个统计力学推导进行产生一个框架，需要在一个任意的单链模型（哈密尔顿）和输出：单链的机械响应，断裂和重整动力学，链在网络中的平衡分布，和偏微分方程的变形耦合网络的演变。利用宏观热力学本构理论，将这一统计力学框架引入到连续介质的尺度中，得到了柯西应力的本构关系。介绍了势补充自由连接链（$u$ FJC）模型，并对其力学响应和断裂动力学进行了参数化研究。这个单链模型，然后实施本构框架内，我们专门和应用在两个示例性的情况下：multinetwork弹性体的机械响应和不可逆的故障，和双交联凝胶的机械响应。在提供了一般本构模型的参数研究后，我们将其应用于具有可逆金属配位交联的水凝胶。
2021-04-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
