Self-induced hydrodynamic coil-stretch transition of active polymers
我们分析了活性聚合物模型的构象动力学和统计性质。该聚合物被描述为一个自由连接的珠棒链受到随机的主动力偶极子，作用于悬浮溶剂，在那里他们驱动长距离的流体流动。使用朗之万模拟孤立链在无限制的域，我们展示了如何耦合的活动流与聚合物构象导致紧急动态。具有可收缩偶极的系统的行为类似于由于偶极流而具有增强的波动的被动布朗链。然而，在具有可扩展偶极子的系统中，我们的模拟揭示了一个活跃的线圈拉伸过渡，从而聚合物自发地展开并在其自身的自诱导流体动力学流动中伸展，并且我们表征了这种过渡的无量纲活动参数比较活跃的偶极力热波动。我们讨论了我们的研究结果的背景下，经典的被动聚合物在拉伸流动的线圈拉伸过渡，并补充我们的模拟与一个简单的动力学模型的活性三聚体。
2022-01-12 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Effect of internal friction on the coil-stretch transition in turbulent flows
当Weissenberg数（即流体的李雅普诺夫指数与聚合物的弛豫时间的乘积）超过临界值时，湍流中的聚合物经历螺旋拉伸转变。通过对均匀各向同性不可压缩湍流中弹性哑铃模型的布朗动力学模拟和对随机速度梯度的解析计算，研究了内摩擦对转捩的影响。通过调整Alzovsky等人的大偏差理论[Phys. Rev. Lett.，2000，84，4765]的弹性哑铃。在湍流中，聚合物延伸概率分布的一个显着特征是其大于平衡长度且小于轮廓长度的延伸呈幂律行为。结果表明，虽然内部摩擦不修改临界Weissenberg数的线圈拉伸过渡，它使斜率的概率分布陡峭，从而使过渡尖锐。因此，内摩擦提供了一个可能的解释，在实验中观察到的大韦森伯格数的聚合物延伸的分布的陡峭度。
2020-11-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Coil-stretch-like transition of elastic sheets in extensional flows
众所周知，溶解在流体中并暴露于拉伸流的长线性聚合物的构象表现出“卷曲-拉伸”转变，这对于足够长的链可以导致双稳态。目前的工作报告计算表明，一个类似的“紧凑拉伸”的过渡出现在一个薄的弹性片的动态。名义上的圆形，正方形或矩形形状的片材在平面和双轴流中使用有限元方法的片材构象和流体流动的正则化Stokeslet方法进行模拟。如果一个新胡克本构模型是用于片材弹性，片材将拉伸无约束的临界延伸率，其特征在于无量纲的毛细管数，一旦超过。用Yeoh模型表示的非线性弹性阻止了拉伸，一旦超过临界毛细管数，就会导致高度拉伸的稳定状态。对于所有的形状，在平面和双轴拉伸，存在一个参数制度，其中弱拉伸（紧凑）和强拉伸状态，可以发现，这取决于初始条件。即，该参数状态显示双稳态。在长链聚合物的情况下，这种行为产生于远距离元素之间的流体动力学相互作用的片材，并消失，如果这些相互作用是人为屏蔽使用布林克曼模型的流体运动。虽然片材可以暂时显示褶皱形状，但平面和双轴延伸中的所有最终形状都是平面的。
2020-11-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Fracture and fatigue of entangled and unentangled polymer networks
聚合物链的缠结在弹性体、凝胶和生物组织中普遍存在。虽然链缠结对聚合物网络的弹性和粘弹性的影响已经被深入研究，但链缠结如何影响聚合物网络的断裂和疲劳仍然是一个谜。本文以聚丙烯酰胺水凝胶为模型材料，系统地比较了不同链缠结度的聚合物网络的断裂韧性和疲劳阈值。我们发现未缠结的聚合物网络的断裂韧性和疲劳阈值几乎相同，尽管未缠结的聚合物网络仍然包含包括拓扑缺陷的非理想特征（即，悬挂链和环状环）和结构异质性（即，不均匀的链长和不均匀的官能度）。相比之下，缠结聚合物网络的断裂韧性可以比其疲劳阈值高十倍以上（高达16倍），这表明由于链缠结而显著的韧性增强。与传统的聚合物网络的体耗散增韧不同，链缠结增韧需要低的应力-拉伸滞后（<10%）。我们归因于一种新的耗散机制，在缠结聚合物网络的韧性增强，近裂纹耗散，这可能是由拔出链和离域损伤的链周围的裂纹尖端。
2021-12-23 cond-mat.soft
Mechanical Degradation of Unentangled Polymer Melts under Uniaxial Extensional Flow
本文利用非平衡分子动力学模拟研究未缠结聚合物熔体在单轴拉伸流动下的流变行为与力学降解，揭示剪切增稠—变稀—增稠及断键引发的变稀阶段，并阐明断裂动力学从一级反应向非一级反应转变的条件，为聚合物制造工艺优化提供理论依据。
2025-06-04 cond-mat.other cond-mat.soft
The helix--coil transition on the worm--like chain
我提出了一个标准的蠕虫状链模型的变化，占内部序参量（螺旋/线圈）领域的聚合物链。这种内部序参量场通过局部修改链的持久长度来影响聚合物构象统计。使用这个模型，我预测的α-螺旋结构域的蛋白质的弯曲和拉伸响应。特别是，我表明，α-螺旋蛋白质结构域将在施加扭矩下屈曲。这种高度非线性的弹性行为可能是重要的生化途径的变构控制的理解。
2004-01-30 cond-mat.soft
Reversible stretching of homopolymers and random heteropolymers
我们分析了链状分子对拉伸的平衡响应。对于一个均匀的单体序列，诱导的过渡从紧凑的小球延伸线圈低于$θ$ -温度预计是尖锐的。然而，对于随机序列，过渡可能是平滑的项链状结构的流行，其中球状区域和线圈区域共存于一个单一的链。正如我们在无规共聚物的上下文中所示，一种单体类型的优先溶剂化使这种结构稳定。拉伸力的范围内，项链是稳定的是敏感的链长度以及序列统计。
2001-07-17 cond-mat.soft q-bio
Polymer stretching in laminar and random flows: entropic characterization
本文利用非平衡统计力学，通过研究层流和随机速度场中聚合物分数拉伸的微分熵，扩展了对线团-拉伸转变的熵特性表征，证明熵是捕捉该转变的有效工具。
2023-05-23 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Steady state extensional rheology of a dilute suspension of spheres in a dilute polymer solution
本文研究了球形颗粒在稀聚合物溶液中的稀悬浮液的稳态拉伸流变学。对于不含颗粒的聚合物流体，除了溶剂粘度之外，聚合物的拉伸粘度$μ^\text{poly}$对总的无量纲拉伸粘度$1+μ^\text{poly}$有贡献。当一个小体积分数，$ϕ$，球被添加到聚合物流体，应力被改变的爱因斯坦粘度为2.5 $ϕ$和两个额外的应力贡献：相互作用应力和颗粒诱导的聚合物应力（PIPS）。在较低的Deborah数（拉伸速率和聚合物松弛时间的乘积）$De\lesssim0.5$下，净相互作用应力为正，而在较大的$De$下为负。相对于未扰动流，单轴拉伸流中球体的存在产生了更大和更小的局部拉伸区域。在卷曲-拉伸转变（$De<0.5$）之下，远离颗粒的聚合物处于卷曲状态，并且当它们被颗粒周围的大拉伸区域拉伸时，在颗粒下游形成拉伸聚合物的尾流。这导致正相互作用应力波（表面）和PIPS（拉伸尾流）。在卷曲-拉伸转变之外，远离颗粒的聚合物被高度拉伸，但当它们到达颗粒表面附近的低拉伸区域时，它们更接近卷曲状态。因此，负PIPS由塌陷的聚合物区域产生。当$De\gtrsim0.6$时，来自相互作用小应力和PIPS的拉伸粘度的变化分别为$ϕμ^\text{poly}$和大约-1.85 $ϕμ^\text{poly}$。在大的$De$下，聚合物拉伸粘度$μ^\text{poly}$大。因此，添加颗粒降低了悬浮液（$(2.5…
2022-08-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Extreme value statistics of work done in stretching a polymer in a gradient flow
我们分析了由梯度流拉伸非线性聚合物所产生的工作的统计。我们得到的大偏差函数（LDF）的工作在适当的参数范围内，通过结合分析和数值工具。LDF显示出两个不同的渐近线：“近尾”是线性的工作，并占主导地位的卷曲的聚合物配置，而“远尾”是二次的工作，并对应于优先充分拉伸的聚合物。我们发现了几个奇异弹性势的功的极值统计，以及线圈拉伸转变附近的平均功和色散。色散在过渡区有一个最大值。
2015-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Direct observation of DNA dynamics in semi-dilute solutions in extensional flow
半稀释聚合物溶液的动态行为受溶剂质量、浓度、分子量和流动类型之间的相互作用控制。半稀溶液的特征在于浓度的大波动，其中聚合物线圈相互渗透，但在平衡时可能不会拓扑缠结。在非平衡流动中，通常认为聚合物链可以在半稀释溶液中自缠结，从而导致在平衡时名义上未缠结的溶液中的缠结。尽管最近取得了进展，但我们仍然缺乏对这些动力学的完整分子水平的理解。在这项工作中，我们使用单分子技术来研究DNA在平面拉伸流中的半稀释溶液的动力学，包括高拉伸的聚合物松弛，阶跃应变实验中的瞬态拉伸动力学，以及流动中的稳态拉伸。我们的研究结果是一致的幂律缩放的最长的聚合物在半稀溶液中的弛豫时间，揭示了一个有效的排除体积指数$ν$ = 0.56。我们进一步研究了拉伸流动中的非平衡拉伸动力学，结果表明，在中等韦森伯格数和温和的线圈到拉伸过渡在半稀溶液中的稀释溶液相比，在瞬态聚合物拉伸减少。有趣的是，一组独特的分子构象在瞬态拉伸过程中的单一聚合物在半稀溶液中观察到，这表明瞬态拉伸途径的聚合物链在半稀溶液中是定性不同的稀溶液由于分子间的相互作用。总之，这项工作提供了一个分子框架，了解非平衡拉伸动力学的半稀溶液在强流。
2016-12-02 cond-mat.soft
Stretching Semiflexible Polymer Chains: Evidence for the Importance of Excluded Volume Effects from Monte Carlo Simulation
在稀溶液中的半柔性大分子在非常好的溶剂条件下进行建模的简单立方晶格（$d=3$尺寸）和正方形晶格（$d=2$尺寸），改变链刚度的能量罚$ε_b$链弯曲的自避免行走。在不存在排除体积相互作用的情况下，聚合物的持久长度$\ell_p$将简单地为具有$q_b= \exp(-ε_b/k_BT)$的$\ell_p=\ell_b(2d-2)^{-1}q_b^{-1}$，键长$\ell_b$是晶格间距，并且$k_BT$是热能。使用应用修剪富集Rosenbluth方法（PERM）的Monte Carlo模拟，$q_b$和链长$N$在宽范围（$(0.005 \leq q_b \leq 1, \; N \leq 50000$）内变化，并且还将拉伸力$f$施加到一个链端（将另一端固定在原点）。在不存在该力的情况下，在$d=2$中，从棒状行为（对于小于$\ell_p$的轮廓长度）到膨胀线圈发生单交叉，从而使Kratky-Porod模型无效，而在$d=3$中，发生双交叉，从棒状到高斯线圈（如Kratky-Porod模型所暗示的），然后到由于排除的体积相互作用而膨胀的线圈。如果施加拉伸力，排除体积相互作用的事项的力与延伸的关系，而不考虑链刚度在$d=2$，而基于Kratky-Porod模型的理论被发现工作在$d=3$的刚性链在中间政权的链延伸。虽然$q_b \ll 1$在这个模型中的持久性长度可以估计从键取向…
2011-12-15 cond-mat.soft
Discrete elastic model for stretching-induced flagellar polymorphs
在最近的光镊实验中观察到了力诱导的细菌鞭毛卷曲型和正常型之间的可逆转化。我们引入了一个离散的弹性杆模型与两个竞争的螺旋状态由一个波动的类自旋变量，代表鞭毛蛋白单体的基本构象状态。使用混合布朗动力学蒙特卡罗模拟，我们表明螺旋线响应于外部施加的单轴张力而经历由畴壁成核和运动主导的形状转变。临界力的比例参数与实验和模拟结果吻合得很好。拉伸率相关的弹性，包括屈曲不稳定的发现，也与实验一致。
2008-04-06 cond-mat.soft
On the Helix-Coil transition in grafted chains
通过接枝到表面来修改螺旋-卷曲过渡。研究了能够形成$α$ -螺旋的短肽的这种修饰。涉及三个因素：（i）接枝可以引起螺旋结构域的边界自由能的变化;（ii）螺旋之间的范德华吸引力;（iii）拥挤引起的卷曲拉伸。结果，螺旋-卷曲过渡获得了“全有或全无”的特性。此外，随着接枝密度的增加，转变温度升高并且转变本身尖锐。
1999-11-12 cond-mat.soft q-bio.BM
Glass-like dynamics of the strain-induced coil/helix transition on a permanent polymer network
我们研究了应力响应的步骤应变的共价键合的明胶凝胶在温度范围内，三螺旋可逆交联形成是禁止的。我们观察到缓慢的应力松弛对$T$依赖的有限渐近水平。我们表明，这是分配到应变诱导线圈$\rightarrow$螺旋过渡，以前证明了S。Courty，J.L. Gornall和E.M. Terentjev（PNAS，{ \bf 102}，13453（2005））中所述的聚合物链的一部分。弛豫过程，在第一阶段，根据拉伸指数动力学，然后跨越到终端简单的指数衰减。各自的特征时间$τ_{K}$和$τ_{f}$表现出类似阿伦尼乌斯的$T$依赖性，其中相关能量$\cal E$不相容地大于异构化过程的激活势垒高度，该过程为初级线圈$\to$螺旋转化事件设定时钟。我们尝试性地将这种玻璃状的动力学减慢归因于随机弹性介质中局部基本事件产生的机械噪声引起的长程耦合。
2016-01-28 cond-mat.soft
How hydrodynamic interactions alter polymer stretching in turbulence
IITB-Monash Research Academy, Indian Institute of Technology Bombay（印度孟买理工学院-蒙纳士大学联合研究院）；Indian Institute of Technology Bombay（印度孟买理工学院）；Monash University（蒙纳士大学）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）
研究流体动力学相互作用在湍流中对聚合物拉伸的影响，发现HI影响聚合物伸展过渡和伸展分布，且对伸展状态迁移有延迟作用，强调了在聚合物溶液模拟中引入伸展依赖性拖力的重要性。
2026-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Polyelectrolytes polarization in non-uniform electric fields
微流体中聚合物的拉伸动力学是聚合物科学家特别感兴趣的。作为带电聚合物，通过施加均匀或不均匀的电场，可以使双链体从其卷曲的平衡构型变形为延伸的链。利用混合格子Boltzmann-分子动力学模拟，我们研究了在非均匀场中，凝聚态反离子对聚合物拉伸的贡献。作为应用，我们讨论了当驱动力为外加电场时的易位现象和熵陷阱。
2014-11-16 cond-mat.soft
Steady-state extensional viscosity of wormlike micellar solutions via dissipative particle dynamics simulations
本文利用耗散粒子动力学模拟研究蠕虫状胶束溶液的稳态拉伸粘度，揭示其非单调行为源于胶束拉伸与断裂的竞争，并提出统一描述非缠结胶束溶液在不同条件下拉伸粘度的关系。
2025-07-16 cond-mat.soft
Finite Extension of Polymers in Turbulent Flow
本文研究了聚合物在湍流中平流的统计特性。为了将上述聚合物长度限制为线圈-拉伸转变，使用FENE-P型弛豫定律。湍流是由随机应变，增量相关的时间和高斯统计建模。导出了卷曲态和拉伸态的聚合物长度分布，并由此得到了分布矩的解析表达式。流体上的聚合物应力随Deborah数的倒数线性减小。还讨论了聚合物的降解（断裂），表明即使对于大的Deborah数，一些聚合物也可以保持不断裂。
2002-12-23 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Interfaces in partly compatible polymer mixtures: A Monte Carlo simulation approach
讨论了对称高分子混合物（AB）共存相界面附近的高分子线团结构，以及吸附在界面上的相同链长N的对称二嵌段共聚物的结构。利用大规模并行计算机（CRAY T3D）对简单立方晶格上的键涨落模型进行了蒙特卡罗模拟。虽然在强偏析极限的均聚物线圈平行于界面取向，二嵌段形成"哑铃“垂直于界面取向。然而，在稀的情况下（“蘑菇状结构”而不是“刷状结构”），二嵌段仅被弱拉伸。得到了单体在聚合物链端和中心的分布函数，并与自洽场论作了比较。
1997-06-27 cond-mat.soft
Polymers in turbulence: stretching statistics and the role of extreme strain-rate fluctuations
湍流中的聚合物被波动的速度梯度拉伸;稳态概率分布函数（p.d.f.）$R$具有幂律尾部，其指数随着Weissenberg数$Wi$（聚合物弹性的无量纲度量）而增加。这项研究解决了以下问题：（一）什么是湍流速度梯度的非高斯统计的聚合物拉伸的作用？(ii)警察是怎么。的$R$演变到其渐近稳定的形式？我们的分析是基于模拟的动态有限可扩展珠弹簧哑铃和链，在极稀的限制，这是在一个均匀的和各向同性的湍流，以及在高斯随机流。首先，我们回顾了高分子拉伸的大偏差理论，并说明了它的应用。然后，我们比较聚合物拉伸湍流和高斯随机流，并表明，而极端值的应变率有助于拉伸小- $Wi$刚性聚合物，它们是不重要的高- $Wi$聚合物，而不是由中等应变率的累积作用拉伸。这一结果是支持的聚合物在拉伸状态下的持续时间的分析。接下来，从螺旋聚合物的分布开始，我们发现，p.d.f.对于低到中等$Wi$，$R$的形式为演进的幂律，尽管在高$Wi$时并非如此。不管是哪种情况，警察局。以指数方式松弛到静止状态。作为$Wi$的函数测量的平衡的相应时间尺度指向在线圈拉伸转变处的临界减慢。重要的是，这些结果表明没有质的变化时，链在湍流被替换为哑铃在高斯流，从而支持使用后者的降阶建模。
2023-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Turbulent stretching of dumbbells with hydrodynamic interactions: an analytical study
本研究通过解析求解Fokker-Planck方程，揭示了流体动力学相互作用对湍流中弹性哑铃拉伸的影响，发现其优先增强刚性哑铃的拉伸，并通过布朗动力学模拟验证了结果。
2025-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Dynamics of a long chain in turbulent flows: Impact of vortices
我们展示并解释了一个长珠弹簧链，沉浸在一个均匀的，各向同性的湍流，优先样本涡流结构。我们从一个有弹性的、可伸展的链条开始，它被气流拉伸到惯性范围的尺度。已知该辅助物体优先对二维（2D）湍流的圆形相干涡旋进行采样，此处显示该辅助物体也优先对3D湍流的强烈管状涡旋丝进行采样。在二维情况下，链坍缩成涡内的示踪物。相反，在3D中，链甚至在涡旋区域中延伸，这表明它通过与它们的轴对齐来跟随轴向拉伸的管状涡旋。这一物理图片证实了检查的相对采样行为的个别珠，并通过额外的研究与可调弯曲刚度的不可扩展的链。一个高度灵活的，不可扩展的链也显示出优先采样的三维，只要它比耗散尺度长，但不是比涡流管长得多。对于二维湍流也是如此，在二维湍流中，一个长的不可伸展的链可以通过盘绕到旋涡中而占据旋涡。然而，当链被制成不可弯曲时，防止了盘绕，并且2D中的优先采样的程度显著降低。相反，在3D中，弯曲刚度没有影响，因为链条不需要盘绕以穿过涡流管并与其轴线对齐。
2020-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Molecular dynamics simulations of single-component bottle-brush polymers with a flexible backbone under poor solvent conditions
采用分子动力学模拟方法研究了一种具有完全柔性主链的单组分瓶刷聚合物在不良溶剂条件下的构象，该方法采用粗粒珠-弹簧模型，侧链最多为N=40个有效单体.通过改变溶剂质量和接枝密度$σ$，侧链接枝到柔性骨架上，我们研究了高达$N_b=100$的骨架长度从刷/线圈制度到致密塌陷状态的交叉。在较低的温度下，其中观察到具有恒定单体密度的塌缩链，上述参数的选择不起任何作用，并且是单体的总数限定了链的尺寸。此外，与具有较低侧链长度的链相比，具有较长侧链的瓶刷聚合物具有更高的球形对称性，这与人们可以直观地预期的相反，因为侧链的拉伸不如其长度的增加重要。在较高的温度下，总是低于θ（$Θ$）温度，观察到类似于单个聚合物链的线圈状构型，或类似于具有刚性主链的均匀圆柱形瓶刷聚合物的刷状构型，这取决于特定参数$N$和$σ$的选择。在折叠状态（小球）和线圈/刷制度之间的交叉制度的acylindricity增加，而对于这个范围之外的温度，瓶刷聚合物保持高度圆柱对称的所有构型状态。
2013-06-04 cond-mat.soft
Elongation/Compaction of Giant DNA Caused by Depletion Interaction with a Flexible Polymer
用单DNA观察法研究了柔性聚合物PEG对巨DNA结构的影响。在稀释的DNA条件下，单个DNA通过离散的螺旋-小球转变呈现紧凑状态，而在浓缩溶液中，DNA分子通过宏观相分离表现出延伸的构象。DNA拉伸状态的长轴长度比紧凑状态的长轴长度大约1000倍。相分离在高DNA浓度发生在较低的PEG浓度比在低DNA浓度的压实。这些相反的变化在DNA分子的构象解释的自由能，包括耗尽相互作用。
2005-09-29 cond-mat.soft
Process Time Distribution of Driven Polymer Transport
我们讨论的时间分布的动态过程中驱动聚合物运输固有的柔性链由于随机张力传播。这种随机性来源于聚合物线团初始构型的无序性，导致张力传播路径的随机性。我们考虑的过程时间时，易位发生在一个固定的孔，当拉伸发生通过拉动链端。一个缩放参数的平均值和标准偏差的过程时间提供使用随机传播的两相图片。发现这两种情况有显著的不同。的易位的过程时间分布表现出大量的蔓延，即使在长链的限制，不同的是，发现的聚合物拉伸的动力学。此外，在驱动易位的过程时间分布示出具有特征的不对称形状。
2012-04-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
A freely relaxing polymer remembers how it was straightened
本文主要从最长弛豫时间的角度讨论了初始直链半柔性聚合物的弛豫。生物学相关的非平衡动力学在较短的时间内是比较少的理解，部分原因是“最初的直线”可以实现多种方式。结合布朗动力学模拟和系统理论，我们演示了不同的实验准备如何产生特定的短时间和普遍的长时间动态。我们还讨论了边界效应和发病的拉伸线圈过渡。
2008-12-15 cond-mat.soft q-bio.BM
Computational study of active polar polymer melts: from active reptation to activity induced local alignment
通过 Langevin 分子动力学模拟研究切向极性活性对缠结聚合物熔体的影响，发现高活性下链构象尺寸增加、出现局部键排列与非均匀链段拉伸，并诱导与分子量无关的扩散和超扩散行为，总结了不同活性下的行为状态相图。
2024-11-18 cond-mat.soft
Vertex pinning and stretching of single molecule DNA in a linear polymer solution
本研究发现中性线性聚合物溶液中高于阈值电场的轴向电场可使单分子DNA以顶点钉扎于微通道壁并反向拉伸，撤电场后逐步弛豫释放，该方法可实现高通量高质量单分子DNA成像，并提出了水化层排出促进钉扎的机制假设。
2024-11-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
Theoretical rheo-physics of silk: Intermolecular associations reduce the critical specific work for flow-induced crystallisation
本研究构建耦合粗粒化布朗动力学与随机缔合过程的模型，发现分子间缔合可降低蚕丝流动诱导结晶的临界比功，揭示家蚕纺丝的化学调控机制，为合成缔合聚合物的仿生加工提供参考。
2021-12-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
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
Wrinkling and multiplicity in the dynamics of deformable sheets in uniaxial extensional flow
在流体环境中处理薄结构材料，从几乎不可延伸但柔性的石墨烯片到高度可延伸的聚合物膜，出现在许多应用中。到目前为止，人们对这种自由悬浮在流体中的薄片的动力学知之甚少。在这项工作中，我们研究了单轴拉伸流中自由悬浮软板的动力学。弹性薄板采用连续介质模型进行建模，该模型考虑了面内变形和面外弯曲，流体运动采用正则化Stokeslets方法计算。我们探讨两种类型的表：“硬”表，强烈抵抗弯曲变形，始终保持平坦，和“柔性”表与平面内和平面外的变形，可以起皱。对于刚性片材，我们观察到一个线圈拉伸样的过渡，类似于已观察到的长链线性聚合物下的延伸以及平面延伸下的弹性片材：在一定范围内的毛细管数（流动强度相对于面内变形能力），片材表现出一个紧凑的或高度拉伸的构象，这取决于变形历史。对于柔性片材，具有足够小的弯曲刚度的片材起皱以形成各种构象。在这里，紧拉伸双稳态仍然发生，但强烈修改的不稳定性：一个高度拉伸的平面状态可以变得不稳定和皱纹，之后它可能会显着收缩的长度由于流体力学筛选与扭曲。因此，双稳态机制发生了转变。此外，我们可以预测和理解的非线性长期动态的一些参数制度与线性稳定性分析的平坦的稳定状态。
2022-02-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamical Slowdown of Polymers in Laminar and Random Flows
从理论和数值计算两方面研究了外流对单个聚合物弛豫动力学的影响。我们发现，一个显着的动力学减速发生在附近的线圈拉伸过渡，特别是当依赖于聚合物构象的阻力占。对于拉伸流动，弛豫时间远远大于Zimm弛豫时间，导致观察到构象滞后。对于随机光滑流动，不存在滞后现象。然而，松弛动力学显着放缓，因为各种各样的可访问的聚合物配置。这些结果的影响，在湍流中的稀聚合物溶液的建模处理。
2006-09-22 cond-mat.soft nlin.CD
Extensional rheology of dilute suspensions of spheres in polymeric liquids
本研究通过计算模拟揭示，稀球悬浮液在聚合物液体中的拉伸流变行为受局部Deborah数调控，高浓度下负相互作用应力按c²增长，可更有效降低粘度。
2025-07-30 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Single polymer dynamics in elongational flow and the confluent Heun equation
本文研究了孤立聚合物在稳态拉伸流动中的非平衡动力学。我们计算的弛豫时间的稳态配置作为一个函数的Weissenberg数。在线圈-拉伸转变附近发现松弛时间的强烈增加，这归因于大量的聚合物构型。聚合物的弛豫动力学解析地解决在一个中心的两点连接问题的单合流Heun方程。
2006-11-28 cond-mat.soft math-ph math.MP
Blockwise friction heterogeneity redistributes stretching in a 2D Gaussian polymer under Batchelor-Kraichnan random flow
Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）
本研究通过二维高斯Rouse链模型，发现仅分块摩擦异质性即可在Batchelor-Kraichnan随机流中重新分布聚合物变形，高摩擦块更伸展，且效应不依赖全局弛豫时间尺度。
2026-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Canonical Distribution Functions in Polymer Dynamics: I. Dilute Solutions of Flexible Polymers
准平衡或最大熵近似是为了从聚合物动力学的动力学模型导出本构方程。它示出了一般和说明的一个例子，如何从最大熵原理，如何从宏观和本构方程，以及如何这些本构方程可以实现数值正则分布函数。此外，准平衡近似的准确性的措施，提出了可以评估，而整合的本构方程。在考虑的例子中，它被证实，近似的精度增加，包括更多的宏观变量。在定常拉伸流动中，我们发现在线圈-拉伸过渡区上方需要包含更多的宏观变量，以达到与下面相同的精度。
2002-05-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simulation of semidilute polymer solutions in planar extensional via conformationally averaged Brownian noise
浓度，流量，流体动力学相互作用（HI）和拓扑结构之间的相互作用，在强流中的半稀释聚合物动力学的特点是具有挑战性的。布朗动力学（BD）模拟是特别有价值的，作为一种方式来直接可视化分子相互作用如何出现在这些系统中;然而，BD模拟往往是计算有限的需要通过分解的扩散张量计算相关的布朗噪声。以前，我们已经介绍了一个迭代的构象平均（CA）的BD模拟绕过这些限制，通过预平均HI和布朗噪声在迭代过程中的方法。在这项工作中，我们推广的CA方法，流动的半稀释液的解决方案，通过引入一个构象依赖的扩散张量和应变依赖近似的构象平均布朗噪声。我们发现，这种方法几乎定量再现了瞬态和稳态聚合物动力学和流变学，同时实现了一个数量级的计算加速。然后，我们利用CA方法来研究在平面拉伸流动的聚合物动力学的浓度和流速依赖性。我们的研究结果与以前的实验和模拟研究是一致的，并提供了一个详细的查看广泛的构象分布在semidilute制度。我们观察到在稳态下拉伸和卷曲状态之间的相互转换，我们推测这是由于浓度对构象依赖的聚合物阻力的影响而发生的。此外，我们观察到瞬时流动诱导的分子间钩在启动的流动，导致不同的和独特的拉伸途径。
2019-07-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
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
Beyond the Static Kuhn Length: Conformational Substructures and Relaxation Dynamics in Flexible Chains
Universidade do Minho（米尼奥大学）
通过原子模拟揭示柔性链中构象亚结构与弛豫动力学，重新定义统计片段与熵弹簧的最小尺寸。
2026-01-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Folding-unfolding transition of active polymer on the reconfiguration of bidirectional tangential active force
本文提出双向切向主动力聚合物模型，揭示其随主动力与极性反转参数变化发生折叠-展开转变，并阐明其构象、弛豫和扩散行为从APLP型向ABP型转变的机制。
2025-09-22 cond-mat.soft
Polymer electrolytes in strong external electric fields: Modification of structure and dynamics
我们提出了一个广泛的原子分子动力学模拟研究的结果，聚（环氧乙烷）（PEO）掺杂的锂-双（三氟甲烷）磺酰亚胺（LiTFSI）盐的影响下，外部电场强度高达$1\,$ V/nm。的动机源于最近的实验报告的迁移率的非线性响应的电场在这样的电解质系统中的应用和引起的猜测场诱导的聚合物链的排列，创建通道状的结构，促进离子通过。因此，我们系统地研究了电场对锂配位环境，聚合物结构以及离子输运性质的影响，并进一步提出了一个程序来量化结构和动力学观测值对外电场的敏感性。我们的研究揭示了确实是一个线圈拉伸转换的PEO股随着并发的非线性行为的动态性能。然而，从研究的时间响应的未扰动的电解质系统的现场应用，我们能够排除结构条件的离子传输增强，并令人惊讶地观察到放缓。提供了一个微观的理解。
2020-10-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
To win, a model must thin: Capillary thinning as a benchmark complex flow for constitutive models of viscoelastic polymer solutions
Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Monash University（莫纳什大学机械与航空航天工程系）
研究液桥毛细管细化这一复杂流动，将CBR实验输出重述为弹性应变率并整理成皮普金图，单模应力平衡产生有普遍特征的曲线，C2D2模型能整理相关数据，皮普金图框架为聚合物溶液提供主图研究途径。
2026-07-21 cond-mat.soft
Dynamics and Rheology of Ring-Linear Blend Semidilute Solutions in Extensional Flow: Modeling and Molecular Simulations
我们使用布朗动力学（BD）模拟和单分子实验研究的拓扑约束和流体动力学相互作用的影响，在重叠浓度的环状线性聚合物共混物的解决方案的动力学和流变学。我们发现模拟和实验之间的协议，在溶液共混物中的环表现出大的构象波动，包括在启动的流动和翻滚和坦克踩踏在稳态的延伸过冲。环状聚合物的波动随着线性聚合物的共混分数的增加而增加，并且在环状Weissenberg数$\textrm{Wi}_R \approx 1.5$处达到峰值。与此相反，线性和环状聚合物在纯溶液中显示出在临界线圈拉伸Weissenberg数$\textrm{Wi} = 0.5$波动的峰值。BD模拟表明，在启动的流动的延伸超调是由于流动引起的分子间的环状线性聚合物钩，而在稳态的波动主要是由分子间的流体动力学相互作用（HI）。这是支持模拟的双分散线性聚合物溶液共混物，这表明类似的趋势，在环和线性聚合物之间的构象动力学与匹配的轮廓长度。与BD模拟相比，单分子实验定量地显示出更大的波动，这可能是因为实验是在具有更强拓扑约束的更高分子量聚合物上进行的。为此，我们已经提前了解的拓扑相互作用和分子间HI半稀环线性聚合物共混物溶液的动力学的影响。
2021-04-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Adsorption dynamics of hydrophobically modified polymers at an air-water interface
使用表面张力测量，我们研究了刷限制的吸附动力学的一系列两亲性聚合物，PAAH- $α$ - $\textrm{C}_n$组成的聚（丙烯酸）骨架，PAAH，接枝有一部分$α$的烷基部分，含有$n=8$或$n=12$碳原子，在pH值条件下，PAAH骨架不带电。在短时间内，随着接枝度的增加，表面张力降低得更急剧，而在长时间内，吸附动力学在时间上变成对数，并且随着接枝度的增加而变慢。在长时间内的这种对数行为表明随着时间的推移而增长的自由能势垒的建立。为了解释所观察到的表面张力的接枝程度的演变，我们提出了一个方案，其中的自由能势垒的结果从传入的聚合物线圈的变形和变形的吸附刷。我们的模型只涉及两个拟合参数，单体的大小和一个分子在吸附过程中所需的面积，并与实验数据一致。我们得到了一个合理的值的单体大小，并找到一个区域，每个吸附的聚合物链的顺序为1 nm $^2$，表明聚合物链强烈拉伸，因为它们吸附。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamics of a Semiflexible Polymer or Polymer Ring in Shear Flow
聚合物暴露于剪切流表现出丰富的翻滚动力学。当刚性杆在杰弗里轨道上旋转时，柔性聚合物在翻滚时会拉伸和卷曲。理论结果表明，在这两种渐近状态下，强度为γ的线性剪切流中的翻滚频率f_c在Weissenberg数Wi=γτ中服从幂律Wi^（2/3），其中τ是聚合物弛豫动力学的特征时间。对于柔性聚合物，这些理论结果得到了实验单分子研究的证实。然而，对于中间的半柔性机制，情况就不那么清楚了。在这里，我们进行了广泛的布朗动力学模拟，探索翻滚动力学的半柔性聚合物在很宽的范围内的剪切强度和聚合物的持久性长度l_p。我们发现，单独的Weissenberg数不足以充分表征翻滚动力学，和经典的标度律故障。相反，聚合物的刚度和剪切速率都是相关的控制参数。基于我们的布朗动力学模拟，我们假设在与细胞骨架丝最相关的参数范围内，存在明显的标度行为，f_c τ*=Wi^（3/4）f_c（x），Wi=γτ*，标度变量x=（l_p/L）（Wi）^（-1/3）;这里τ* 是聚合物的质心扩散其自身轮廓长度L所需的时间。将这些结果与F-肌动蛋白的实验数据进行比较，我们发现Wi^（3/4）标度律在定量上比经典Wi^（2/3）标度律更符合数据。最后，我们将我们的结果扩展到单环聚合物在剪切流中，并发现类似的结果，线性聚合物略有不同的幂律。
2014-03-10 cond-mat.soft q-bio.BM
Coarse-grained modeling of polymers with end-on and side-on liquid crystal moieties: effect of architecture
本研究开发了包含扭转势和Gay-Berne液晶相互作用的粗粒化模型，系统研究了不同侧链长度、刚度和连接方式（端接与侧接）对侧链液晶聚合物结构和相变的影响，发现端接系统具有更高的液晶-各向同性转变温度，为设计可逆变形材料提供了指导。
2022-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
