Kinetic view on dynamic plasticity of crystalline solids
本文提出基于多面体胞腔复形（PCC）微观滑移演化的动力学视角，取代传统位错模型，为晶体固体塑性流动提供统计与热力学描述，并揭示应变率敏感性的微观机制。
2024-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Defect-free and defective adaptations of crystalline sheets to stretching deformation
本文研究晶态薄片在大幅单轴拉伸下的塑性适应，揭示间歇性剪切变形、晶格倾斜、涡旋结构及位错激发，并将断裂分为无缺陷与含缺陷两类，深化了对二维晶体不可逆塑性失稳的原子级理解。
2025-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.class-ph
Loading-unloading contact law for micro-crystalline cellulose particles under large deformations
提出了微晶纤维素（Avicel PH-200）颗粒的半经验机械接触定律，并利用单颗粒径向压缩获得的力-位移曲线进行了实验表征。首先对弹性椭球体颗粒引入形状因子和主接触律的概念，然后将其推广到塑性不规则颗粒。所提出的加载-卸载接触定律是三个特征直径（近似椭球的主轴的长度）、与加载条件相关联的几何参数、三个塑性材料特性和一个弹性材料特性的函数。使用微压缩试验机获得的力-位移曲线表现出明显的应变硬化在明显不同的应变值，这是捕获的形状因子函数和它的几何参数。三种塑性材料的性质是由加载实验曲线估计的对数正态分布，而弹性性质是由卸载实验曲线估计的。研究表明，校准的加载-卸载接触定律的预测值和实验值之间有很好的一致性。
2018-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elasticity, plasticity and screening in amorphous solids: a short review
本文综述了非晶固体中塑性事件如何通过集体诱导类位错偶极子影响其涌现力学性质的新理论，并给出理论与模拟、实验对比的实例。
2023-11-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Geometry and physics in the deformations of crystalline caps
阐明应力和几何形状的相互作用是多个领域中出现的基本科学问题。在这项工作中，我们调查的几何挫折限制在弹性和塑性制度的球体上的结晶帽。基于揭示的准共形排序，我们发现部分，但均匀屏蔽基板曲率的诱导曲率下的非均匀晶格。这种情况是从根本上不同于传统的筛选机制的基础上的拓扑缺陷。在塑性区，高应力帽的屈服导致断裂，其特征形态在平面系统中没有发现。我们还展示了工程应力和断裂的空缺的战略。这些结果推进了我们对几何阻挫晶体有序的组织和自适应性的理解。
2022-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Residual semi-crystalline particles released during enzymatic degradation of plastics
Gulliver, École Supérieure de Physique et Chimie Industrielles, Paris Sciences et Lettres Université, CNRS（高维尔实验室，巴黎高等物理化工学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心）
该研究针对塑料酶促回收中半结晶球晶难降解的问题，采用数值方法预测PET降解后残留颗粒的形态与分布，为选择过滤、絮凝等下游处理提供依据，助力酶促解聚技术发展。
2026-08-27 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
The Universality Class of Nano-Crystal Plasticity: Self-Organization and Localization in Discrete Dislocation Dynamics
尽管晶体和非晶系统中的微观缺陷特征不同，但塑性变形系统中雪崩行为的普适性已被广泛讨论。与无定形系统相反，结晶流动应力在高应变和/或加载速率下显著增加。我们进行模拟的二维离散位错动力学模型，最低限度地捕捉纳米晶变形的现象。在这个模型的背景下，我们证明了在大速率（> 1000/s）下位错塑性的经典速率依赖性，从根本上控制了系统的统计特性，因为它与位错成核竞争：在大速率下，该行为在统计上由“拖曳”移动位错的长程相关性主导。在小速率下，塑性局部化在小体积中占主导地位，并且发生雪崩行为的空间整合。
2018-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stability of liquid crystalline phases in the phase-field-crystal model
在二维空间中数值求解了液晶的相场晶体模型。该模型由三个与位置相关的序参量组成，即约化平移密度、局部有序序参量和取向的平均局部方向。平衡自由能泛函包含了序参量的四阶幂、序参量的四阶梯度以及序参量之间的不同耦合。平衡自由能泛函的稳定相计算各种耦合参数。在稳定的液晶态中，有各向同性相、非晶相、柱状相、近晶A相和塑性结晶相。塑性晶体可以具有三角形、正方形和蜂窝状晶格，并且表现出具有复杂拓扑结构的取向图案，所述复杂拓扑结构涉及具有拓扑缺陷的子晶格。通过自由能泛函的数值最小化得到相图。它们的主要特点是定性地符合更简单的单模式近似的序参量。
2011-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fractal conduction pathways governing ionic transport in a glass
Instituto de Investigaciones Físicas de Mar del Plata (IFIMAR)（马德普拉塔物理研究所）；Universidad Nacional de Mar del Plata（马德普拉塔国立大学）；Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional San Rafael (FRSR)（国家技术大学圣拉斐尔地区学院）；INQUISUR-UNS-CONICET（南方大学-INQUISUR-国家科学研究委员会）；Universidad Nacional del Sur（南方国立大学）
研究通过分子动力学模拟揭示非晶固体中离子传输的分形传导路径，发现其在短时间尺度上近似一维并演变为分形结构，具有约1.7的分形维度。
2025-12-31 cond-mat.soft
Ionic mixtures in two dimensions: from crystals to chain and dipole gases
用罚函数法确定了由带相反电荷的球组成的二维离子混合物的基态随球尺寸不对称性的变化。稳定结构的级联包括正方形、三角形和菱形晶体以及偶极对气体和一维晶体链气体。因此，我们确认了正方形结构，实验发现带电颗粒，并预测新的阶段检测实验中的颗粒和胶体物质。
2009-10-12 cond-mat.soft
Unifying Plasticity in Ordered and Disordered Matter using Topological and Geometrical Descriptors
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Wilczek Quantum Center, Shanghai Jiao Tong University（上海交大吴健雄量子中心）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）
本文通过引入位错、位形变和不兼容密度场，揭示了无序材料中塑性流动区域的识别问题，并展示了这些场在二维玻璃和三维颗粒系统中的预测能力，揭示了旋转缺陷在三维中的主导作用。
2026-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Use of Digital Image Correlation to study the effect of temperature on the development of plastic instabilities in a semi-crystalline polymer
采用三维数字图像相关技术（3D DIC）对高密度聚乙烯（HDPE）拉伸变形试样的塑性形变过程进行了研究，拉伸试验从室温到120{\textdegree }C，每隔10{\textdegree} C进行一次。对于低于60{ \textdegree }C的温度，它表明，应变局部化效应变得不那么明显，当温度升高。对于高于60{ \textdegree }C的温度，发现材料表现出双屈服行为。通过分析拉格朗日表示中的DIC数据，可以定量地突出与第二屈服具体相关的应变局部化效应。第二屈服应变（E_{Y_2}）进行了测量，似乎是独立的温度。对于小于60{ \textdegree }C的温度，发现对应于（E_{Y_2}）的阈值应变也标志着变形过程阶段的开始，在该变形过程阶段期间体积应变强烈增加。根据我们研究小组以前的研究和文献，我们得出结论，临界应变（E_{Y_2}）对应于层状形态破坏的开始。在高应变水平下，颈部稳定化阶段被证明是根据一个应变驱动的计划，其特征在于阈值应变是温度无关的。的阈值应变标记的稳定阶段的发病的实验值被发现是在良好的协议与使用Haward-Thackray模型发现。
2018-11-30 cond-mat.soft physics.class-ph
Cooperativity and Heterogeneity in Plastic Crystals Studied by Nonlinear Dielectric Spectroscopy
用非线性介电谱研究了塑性结晶环辛醇和邻碳硼烷的玻璃化动力学，其中只有分子的重取向自由度冻结而没有长程序。与典型的玻璃形成者的显著差异显示出来：虽然分子协同性支配玻璃态冻结，但它导致比过冷液体中分子动力学的减慢弱得多。此外，所观察到的非线性效应不能用最近应用于典型玻璃形成剂的相同异质性方案来解释。这支持了塑料晶体中的分子弛豫本质上可能是非指数的想法。最后，没有发现非线性效应的次级过程在环辛醇。
2015-01-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Nonlinear dielectric spectroscopy in a fragile plastic crystal
在这项工作中，我们提供了一个彻底的检查琥珀腈-戊二腈混合物的非线性介电性能，代表一个罕见的例子，一个塑料晶体与脆弱的玻璃态动力学。在高场下检测到的复介电常数的改变可以解释考虑玻璃态动力学的异质性和场致熵的变化。虽然第一种机制也发现在结构玻璃形成，后者的效果似乎是典型的塑料晶体。Morover，第三谐波分量的介电极化率的报道，揭示了合作分子动力学预测的光谱形状。在符合脆弱的性质，在这种塑料晶体的玻璃化转变，我们推导出一个相对较强的温度依赖性的相关分子的数量，在相反的温度依赖性弱得多的塑料结晶环辛醇，其玻璃化转变是强的性质。
2015-12-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Structure and dynamics of interfaces between two coexisting liquid crystalline phases
相场晶体模型是用来访问两个共存的液晶相在两个空间维度之间的界面的结构和热力学。取决于模型参数，在两个液晶相之间存在多种可能的共存，包括塑性三角形晶体（PTC）。在这里，我们数值计算的轮廓的平均密度和跨界面的各向同性PTC和柱状PTC分别近晶A-PTC共存的三阶张量。作为一个一般的发现，相对于表征取向顺序的有序序参量的界面的宽度大于平均密度界面的宽度。在从PTC侧接近界面时，首先平均密度下降，然后是有序序参量。两个轮廓的相对位移可以大于塑性晶体的全晶格常数。最后，我们还提出了数值结果的动态松弛的初始序参数配置文件向其平衡界面配置文件。我们的预测的界面配置文件可以在原则上验证胶体分散体的真实空间实验。
2013-02-01 cond-mat.soft
Modelling structure and ionic diffusion in a class of ionic liquid crystal-based solid electrolytes
本文通过分子动力学模拟与实验结合，设计并合成了一类基于萘基介晶单元和不同烷基链的新型层状相液晶电解质，揭示了烷基链长度通过影响纳米通道尺度而非单调地调控Li+电导率，并指出阴离子-Li+离子对相互作用对整体导电性能至关重要，为全固态锂电池电解质设计提供了新方向。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Plastic flow in a sheared polycrystalline solid using phase field model
由外部剪切应力引起的固体中的塑性形变具有巨大的实际意义。多晶体中存在的局部晶体秩序，由许多晶粒组成，区别于非晶材料的变形模式。尽管各向异性很强，由外部应力引起的塑性流动和随之而来的变形场表现出很强的动力学不均匀性。粒子位移的分布$P(u)$（$u$）显示出三种不同的区域，包括中等位移处的幂律标度区域。使用相场模拟，我们展示了多晶体如何产生鞍和旋涡状的流动模式，迄今已被称为基本的塑性事件的背景下，无定形材料。有趣的是，这些事件在这里找到自然的解释，在潜在的位错动力学。我们还使用Okubo-Weiss测度表征了流场的空间分布。
2013-03-06 cond-mat.soft
A Simulation Study of the Lithium Ion Transport Mechanism in Ternary Polymer Electrolytes - The Critical Role of the Segmental Mobility
采用分子动力学（MD）模拟研究了锂离子在聚环氧乙烷（PEO）、锂-双（三氟甲烷）磺酰亚胺（LiTFSI）和离子液体N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓双（三氟甲烷）磺酰亚胺（PYR 13 TFSI）组成的三元聚合物电解质中的输运.特别是，我们专注于两种不同的策略，通过它可以设计的三元电解质，即（a）加入离子液体的PEO 20 LiTFSI，和（b）取代PEO链在PEO 20 LiTFSI的离子液体。为了掌握整体锂传输机制的变化，我们采用了基于Rouse的分析阳离子传输模型（Maitra et al.，物理学评论快报，2007，98，227802），其最初被设计用于二元PEO基电解质。该模型区分了三种不同的微观运输机制，每种机制都由一个单独的时间尺度量化。在我们的分析过程中，我们扩展了这种数学描述来解释一种全新的传输机制，即TFSI支持的与PEO链脱钩的锂离子扩散，这种扩散在某些化学计量中出现。我们发现，在PEO基聚合物电解质链段的流动性起着决定性的作用。也就是说，尽管向PEO 20 LiTFSI中加入离子液体使聚合物网络增塑，因此也增加了锂扩散，但当用离子液体取代PEO链时，游离的、可移动的醚氧的量减少，这补偿了增塑效果。总之，我们的观察使我们能够制定一些一般原则的锂离子传输机制在三元聚合物电解质。此外，我们的见解也揭示了最近的实验观察（Joost等人，电化学。Acta，2012，86，33…
2013-10-01 cond-mat.soft
How do ionic superdiscs self-assemble in nanopores?
本研究利用高分辨率双折射测量和同步辐射X射线三维倒易空间映射，揭示AAO纳米孔中多巴胺基DILC受孔壁锚定、亲疏水平衡及几何限域调控的新型自组装与相行为。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mechanical Properties and Plasticity of a Model Glass Loaded Under Stress Control
在理解非晶态固体的塑性和破坏方面取得的许多进展都是通过实验和模拟取得的，在这些实验和模拟中，材料是通过应变控制加载的。压力控制下的结果很少。在这里，我们提出了一种新的方法，仔细调整，允许在应力控制下加载在$T=0$或在任何其他温度下，使用蒙特卡罗技术。该方法被施加到一个模型完美的结晶固体，与拓扑缺陷污染的结晶固体，和一个通用玻璃。最高的屈服应力属于晶体，最低的是具有少量缺陷的晶体，玻璃介于两者之间。虽然玻璃比具有少量缺陷的晶体更无序，但它产生的应力比后者高得多。我们解释这一事实，通过考虑实际的微观相互作用，是典型的玻璃形成材料，指出的原因，更高的凝聚力性质的玻璃。本文的主要结论是：应力控制条件下的不稳定性与应变控制条件下的鞍结分岔是一致的。因此，人们可以用后一种情况来推断前一种情况。最后，我们讨论温度的影响，并评论所需的时间，看到一个应力控制的材料故障。
2014-06-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Liquid crystalline growth within a phase-field crystal model
利用相场晶体模型，模拟了塑性三角相液晶的生长过程，着重研究了晶体的形状和拓扑缺陷的形成。从各向同性相生长的塑性三角形晶体（PTC）的平衡形状进行了比较，从柱状/近晶A（CSA）相生长。虽然在各向同性相的PTC核的形状是几乎相同的一个经典的PFC模型，在CSA的PTC核的形状的影响，在CSA相的条纹的取向，并获得不规则的六边形，椭圆形，八边形和矩形形状。关于生长过程的动力学，我们分析了向列序的拓扑结构，从成核的$+\frac{1}{2}$和$-\frac{1}{2}$向错对PTC生长前沿，并演变成由六个卫星$-\frac{1}{2}$向错包围的$+1$涡旋六角形细胞。结果表明，取向序和位置序并不是同时演化的，取向序的演化滞后于位置序的演化，从而导致了一个大的过渡区，该过渡区可以跨越几个晶格间距。
2015-01-09 cond-mat.soft
Predicting plasticity in disordered solids from structural indicators
非晶态固体缺乏长程序。因此，确定结构缺陷-类似于晶体固体中的位错-在这些系统中进行塑性流动仍然是一个艰巨的挑战。通过比较玻璃计算模型中的许多不同的结构指标，在各种条件下，我们仔细评估这些指标中的哪些能够稳健地识别负责非晶态固体中的塑性流动的结构缺陷。我们进一步证明，缺陷的密度变化作为材料制备和应变的方式，是高度相关的宏观材料响应的函数。我们的工作代表了从微观结构预测非晶态固体如何以及何时失效的重要一步。
2020-11-23 cond-mat.soft
Lithium Ion Transport Mechanism in Ternary Polymer Electrolyte-Ionic Liquid Mixtures - A Molecular Dynamics Simulation Study
通过分子动力学模拟研究了PEO/LiTFSI和不同比例的离子液体N-甲基-N-丙基吡咯烷双（三氟甲烷）磺酰亚胺组成的三元聚合物电解质中锂的输运机理。这是由最近的实验发现[Passerini等人，电化学。Acta 2012，86，330-338]，其证明了这些材料相对于其二元对应物PEO/LiTFSI显示出增强的锂迁移率。为了掌握引起这些观察结果的潜在微观情景，我们采用了一种基于Rouse的分析阳离子传输模型[Maitra等人，PRL 2007，98，227802]，其最初被设计用于常规聚合物电解质。该模型描述了通过三种不同的机制，每个特征在于一个单独的时间尺度的阳离子传输。事实证明，在三元电解质中，基本上所有的锂离子都由PEO链配位，从而排除了离子液体分子的存在增强的传输机制。相反，离子液体的增塑作用通过增强PEO链的动力学以及因此也增强附着离子的运动而有助于增加锂迁移率。额外的重点放在预测锂扩散系数从模拟数据为各种链长和与实验数据的比较，从而证明了我们的方法的广泛适用性。
2013-02-20 cond-mat.soft
Spheroid Model for Molecular Packing in Crystalline Phase
粒子的密集堆积为研究物质在各种体系中的结构提供了重要的模型，如液相、玻璃相和结晶相等。最简单的球形堆积模型能够代表和捕捉共价、金属和离子晶体的结构单元的显著特性;然而，它不足以反映复杂分子晶体中常见的各向异性分子的对称性破缺。在这里，我们开发了具有最小程度的各向异性的球体模型，它作为一个简单的几何表示为丰富的光谱的分子-包括各向同性和各向异性，凸和凹的-在结晶相。我们的模型是通过一个反包装的方法来确定：给定一个分子晶体，一个最佳的球体模型是使用接触图，它描绘了相邻的分子之间的包装关系的晶体。球体模型能够准确地捕捉对称性破缺和表征晶相中分子的等效体积。我们的模型还允许从质量差的晶体X射线衍射数据中检索这样的分子信息，否则这些信息将被简单地丢弃。
2023-03-02 cond-mat.soft
Anomalous Elasticity and Emergent Dipole Screening in Three-Dimensional Amorphous Solids
将描述非晶固体塑性事件的屏蔽理论扩展至三维，预测并解释了非晶固体中无晶体缺陷类比的涌现非拓扑分布偶极屏蔽现象及其反常力学响应。
2022-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Avalanches, Plasticity, and Ordering in Colloidal Crystals Under Compression
利用数值模拟，我们研究胶体与长程库仑相互作用局限在一个二维槽势进行动态压缩。随着封闭井深度的增加，胶体通过弹性变形运动，其间穿插着间歇性的爆发或塑性运动的雪崩。在这些雪崩中，胶体重新排列以通过采用各向同性的平均晶格常数来最小化它们的胶体-胶体排斥相互作用能，尽管压缩具有各向异性性质。雪崩的形式剪切带事件，减少或增加系统的结构秩序。在较大的压缩，雪崩与减少的行的胶体，适合在限制电位，和雪崩之间的胶体可以表现出部分结晶，甚至近晶有序。雪崩过程中的胶体速度分布有一个非高斯的形式与幂律尾巴和指数是一致的，发现为滑移位错的速度分布。我们观察到类似的行为，当我们随后的系统，并找到一个部分滞后反应反映了不可逆的塑性事件。
2015-03-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Plastic deformation of tubular crystals by dislocation glide
管状晶体，包裹成圆柱形拓扑结构的二维晶格，出现在许多情况下，包括植物学和生物丝，以及碳纳米管等物理系统中。植物叶序的几何原理，描述了自然界中常见的圆柱体上的螺旋堆积，在所有这些系统中都有应用。最近的几项研究已经检查了与必须容纳固定管半径的结晶填料相关的管状晶体中的缺陷。在这里，我们研究的机制与可变管半径的管状晶体，与不同的叶序填充区域之间插入位错。具有相等和相反的Burgers矢量的位错对的解开和分离允许一个叶序结构域以另一个为代价的生长。特别是，位错的滑移分离提供了一个低能量模式的塑性形变的固体管响应于外部应力，重新配置的晶格一步一步。通过理论和模拟，我们研究如何管的半径和螺旋度的影响，并反过来改变，位错滑移的力学。我们还讨论了如何足够强的弯曲刚度可以改变或逮捕小半径管的变形。
2016-04-30 cond-mat.soft
