Biaxial characterization of soft elastomers: experiments and data-adaptive configurational forces for fracture
本研究针对软固体断裂力学研究难点，构建实验-计算结合框架，开展五种弹性体等双轴实验，开发含自适应超弹模型与构型力法的计算平台，为软材料断裂表征与设计提供新范式。
2025-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Untethered microbot powered by giant magnetoelastic strain
磁性弹性体在磁场下变形，作为软致动器工作。由磁性弹性体制成的无束缚微型机器人作为微型医生在人体内执行医疗任务方面具有很大的潜力。然而，缺乏一个高度可变形的和有效的驱动器强烈限制了磁微型机器人的发展。本文利用磁吸合不稳定性，研制了一种具有大变形能力的磁性弹性体驱动器。我们设计了三个原型的无绳系微型机器人通过使用这种驱动器：一个机器人夹持物体与一个大的旋转角度，一个机器人在流体通道中导航，并提供药物，和一个机器人自加速，并迅速跳起来。拉入机构使新型软体机器人具有快速响应、远程无线控制和极高的功率密度。
2018-10-22 cond-mat.soft physics.app-ph
Stable wrinkling in voltage and charge controlled dielectric membranes
具有柔性电极的薄介电弹性体在机电载荷作用下表现出各种类型的不稳定性。在Fosdick和Tang（J. Elasticity 88，255-297，2007）的基于能量的公式的指导下，在此我们提供了关于介电弹性体的稳定性的能量观点，并且我们强调了电压控制和电荷控制之间的基本能量划分。通过使用能量弛豫的概念，我们描述了新胡克理想弹性体的双稳态，我们表明，在电压控制双稳态是稳定的，只要张力延伸不等式成立，而双稳态总是稳定的电荷控制。最后，我们说明了一些例子，涉及均匀和不均匀的变形，显示的类型和层次的不稳定性发生在介电膜可以调整通过适当的选择的边界条件。
2019-08-19 cond-mat.soft
A Sideways Crack-Path Instability Amplified by Slow Loading
CESI LINEACT, Montpellier campus（CESI LINEACT，蒙彼利埃校区）；Université Lyon 1, CNRS, ILM, UMR 5306（里昂第一大学，法国国家科学研究中心，ILM，UMR 5306）
该研究发现填充纳米颗粒的弹性体存在随拉伸速度降低而放大的侧向裂纹路径不稳定性，其偏差幅度与填料分数平方根成比例，低速度下有效断裂能量显著降低，受弹性-粘附长度限制。
2026-10-15 cond-mat.soft
Catastrophic thinning of dielectric elastomers
我们提供了一个明确的充满活力的洞察所谓的折痕和拉在软电活性弹性体的不稳定性的灾难性的性质。这些现象是普遍存在的薄的电弹性板，是一个主要的障碍，巨大的驱动器的发展，但他们没有完全理解，也没有准确建模。在这里，与实验完全一致，我们给出了一个简单的公式来预测这些不稳定模式的电压阈值和模型的形状，并表明，平衡是不可能超越他们的发病。我们的分析是完全解析的，不需要有限元模拟，并且可以扩展到包括预拉伸和包含任何材料行为。
2016-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
The interplay between symmetry-breaking and symmetry-preserving bifurcations in soft dielectric films and the emergence of giant electro-actuation
在电场作用下可表现出极大变形的软弹性体对于软机器人、可拉伸和柔性电子产品、能量收集等应用至关重要。这种材料的传统电致动中的关键限制因素是所谓的拉入不稳定性的发生。在这项工作中，我们展示了一个非常简单的方法，同轴的介电薄膜对一个破缺的干草叉分叉状态，同时避免拉在不稳定性。通过两个分叉模式之间的非线性相互作用，我们预测电致动应变，超过传统上可能的200 $\%$，并在显着较低的应用电场。
2020-12-26 cond-mat.soft
Finite bending and pattern evolution of the associated instability for a dielectric elastomer slab
利用非线性电弹性理论及其增量形式，研究了不可压缩介质板在外加电压和轴向压缩作用下的有限弯曲及相应的弯曲不稳定性。首先研究了板的静态有限弯曲变形。然后，我们推导出三维方程的小振幅褶皱叠加在有限弯曲的发病。我们使用的表面阻抗矩阵法建立一个强大的数值求解所产生的色散方程，并确定在屈曲开始时的板的褶皱形状。我们的分析是有效的一般自由能函数的建模的双稳态。然后，我们提出了说明性的数值计算理想的neo-Hookean的。在这种情况下，我们提供了一个显式处理的有限弯曲的边值问题，并推导出封闭形式的表达式的应力和电场的身体。对于增量变形，我们通过在更专门的上下文中恢复现有结果来验证我们的分析。研究表明，外加电压对板的弯曲失稳具有失稳作用，而轴向载荷的作用更为复杂：当外加电压时，改变轴向载荷会影响体内的真实电场，并在电压引起的周向失稳和轴向压缩引起的轴向失稳之间产生竞争效应.我们甚至发现两种不稳定性共存的情况，在弯曲扇区的内表面上产生二维图案。
2018-10-03 cond-mat.soft
Non-monotonic evolution of contact area in soft contacts during incipient torsional loading
针对剪切诱导接触面积减小是否必须依赖各向异性的问题，研究弹性体球-面接触在扭转加载下的面积演化，发现其呈先升后降的非单调规律，且大法向力下单向剪切也有此现象，为该领域建模提供新基准。
2024-10-30 cond-mat.soft
Strain induced strengthening of soft thermoplastic polyurethanes under cyclic deformation
我们研究了三种不同的商业热塑性聚氨酯弹性体（TPU）在单轴拉伸下的循环力学行为，这些弹性体通常被认为是普通填充弹性体的可持续替代品。所有TPU具有相似的硬段含量和线性模量，但如X射线分析所示，大应变性能明显不同。尽管存在这些差异，但我们发现在逐步循环加载中调节后的硬化效应与化学交联填充橡胶中观察到的常见软化（也称为Mullins效应）有很大不同。我们提出，这种自增强与TPU中天然存在的硬域的碎片化有关，这些硬域在较小但数量更多的子单元中可能充当新的物理交联点。所提出的硬化机制与拉伸天然橡胶中观察到的应变诱导结晶没有什么不同，但它具有持久性。特别是，它可能会导致局部增强，其中存在不均匀的应变场，就像循环疲劳中裂纹扩展的情况一样，为TPU的众所周知的韧性和耐磨性提供了潜在的解释
2021-04-06 cond-mat.soft
Adhesion in soft contacts is minimum beyond a critical shear displacement
研究弹性体球体与刚性板软接触的粘附力，发现预剪切会显著降低脱粘力，当剪切位移超过临界值（约10%整体滑动位移）时，脱粘力降至初始值的10%-15%并保持恒定。
2023-10-09 cond-mat.soft
Nonlinear vibration and stability of a dielectric elastomer balloon based on a strain-stiffening model
本研究采用基于分子结构的双参数广义新胡克应变能模型，分析了介电弹性体球囊在直流及交直流叠加电压下的非线性振动与稳定性，发现早期应变硬化材料的球囊更稳定、不易产生混沌振动。
2024-07-11 cond-mat.soft nlin.CD
A foundational framework for the mesoscale modeling of dynamic elastomers and gels
本研究提出一种仅显式建模聚合物主链动态键合位点与交联点的降阶介观方法，在短链网络低加载速率场景下可复现分子动力学结果，计算成本降低90%，为动态聚合物介观建模奠定基础。
2024-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Detachment of a rigid flat punch from a viscoelastic material
研究刚性平冲头从粘弹性基底脱离的简单行为，发现脱模力几乎不依赖加载过程细节，在最高卸载速度时达峰值且耗散可忽略，与基于耗散的de Gennes理论相矛盾。
2023-04-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tuning Elastic Waves in Soft Phononic Crystal Cylinders via Large Deformation and Electromechanical Coupling
柔软的电活性材料在受到机械或电刺激时可以发生大的变形，因此它们可以成为设计极其柔性和自适应结构和器件的优秀候选者。本文提出了一个简单的一维软声子晶体圆柱体的介电弹性体，以显示如何大变形和电场可以联合使用，以调谐在PC中传播的纵波。在介质弹性体圆柱体上周期性地放置一系列软电极，因此材料在未变形状态下可以被认为是均匀的。对于仅由静态轴向力引起的均匀预拉伸状态，也是这种情况。然后通过两个加载路径实现结构的有效周期性，即通过保持纵向拉伸并在任何两个相邻电极上施加电压，或者通过保持轴向力并施加电压。基于电弹性非线性理论，可以精确地确定两种结构的所有物理场变量。一个无穷小的波动进一步叠加在预变形的配置和相应的色散方程推导出解析调用增量运动的线性化理论。最后通过数值算例说明了软PC柱中波传播行为的可调谐性。通过与采用硬压电材料的常规设计进行比较，清楚地证明了所提出的软介质PC的带隙（BG）特性的出色性能。请注意，软介电PC易受各种故障（屈曲、机电不稳定性、电击穿等）的影响，对外部刺激施加相应的限制。
2021-07-23 cond-mat.soft physics.app-ph
Revealing the co-action of viscous and multistability hysteresis in an adhesive, nominally flat punch: A combined numerical and experimental study
本研究通过结合数值模拟与实验，揭示了粘弹性和小尺度多稳态在软弹性体与粗糙刚性压头接触时对粘附滞后的共同作用机制，发现地形的鞍点接触会显著增强滞后但受粘弹性力阻碍，为压敏胶和粘附抓取装置提供了理论参考。
2023-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Axisymmetric necking of a circular electrodes-coated dielectric membrane
研究了圆形电极覆盖介质膜在电场和面内张力共同作用下的稳定性。已知这种膜易受极限点不稳定性（也称为拉入不稳定性）的影响，这被广泛认为是电击穿的前兆。然而，有实验证据表明，极限点的不稳定性可能不一定是负责快速减薄和电击穿。我们探讨的可能性，后者是由于一个新的不稳定机制，即局部轴对称颈缩。首先推导了轴对称颈缩的分叉条件，并指出这种不稳定性可能发生在一类自由能函数的Treloar-Kearsley不稳定性或极限点不稳定性之前。弱非线性分析表明，近临界行为是由一个四阶非线性常微分方程的变系数。使用有限差分法求解此振幅方程，并证明了局部化的解决方案确实从齐次解分叉。基于这一分析和已知的纯机械情况下，我们可以推断，颈缩的演变遵循相同的三个阶段的启动，增长和传播的其他类似的本地化问题。目前的研究提供的见解，预计将在评估介电弹性体致动器的完整性相关。
2023-02-20 cond-mat.soft
