Facile equilibration of well-entangled semiflexible bead-spring polymer melts
应用双桥杂化（DBH）方法对模拟缠结聚合物熔体进行平衡[R. Auhl等人，J.Chem.Phys.v.119，p.12718，2003]随着链刚度增加到半柔性状态而失去其有效性，因为与双桥Monte Carlo移动相关的能垒变得过高。在这里，我们克服了这个问题相结合的DBH与核心软化对电位的使用。这大大降低了能垒，使我们能够平衡熔体与$N \simeq 40 N_e$和链刚度一直到各向同性-无规转变使用模拟不超过1亿的时间步长。对于半柔性链，我们的方法是几倍的速度比标准DBH，我们利用这种加速开发改进的Kremer-Grest熔体的链刚度依赖的库恩长度$\ell_K$和纠缠长度$N_e$的表达式。
2021-11-18 cond-mat.soft
Breakdown of time-temperature superposition in a bead-spring polymer melt near the glass transition temperature
数值研究了简单珠弹簧聚合物熔体在有和没有链角势时，在其玻璃化转变温度（Tg）附近时温叠加（TTS）的破裂。利用Green-Kubo关系式计算了不同温度下的应力松弛模量G（t，T）。珠弹簧聚合物熔体的G（t，T）的TTS在充分高于其Tg的温度下工作良好。然而，当系统温度接近玻璃化转变制度，TTS的击穿观察。在Tg附近的温度下，在G（t）函数的键弛豫和链弛豫机制之间的时间尺度上定义的移位因子aTB的温度依赖性显著强于由链弛豫模式的时间尺度定义的移位因子aTA。与G（t，T）的TTS的破坏直接相关，Stokes-Einstein扩散-粘度关系定律的退耦也出现在玻璃化转变区。通过对van Hove函数Gs（r，t）和小球运动的非高斯参数a2（t）的分析表明，TTS的破裂与动力学不均匀性有关。在这项研究中，链刚度的影响的温度依赖性的移位因子也进行了研究。刚性链熔体的位移因子的温度依赖性比柔性链熔体的位移因子的温度依赖性强。然而，不管链刚度如何，珠-弹簧聚合物熔体的应力松弛模量函数将在约T/Tg ~ 1.2的类似Tg归一化温度下开始分解TTS。
2014-10-06 cond-mat.soft
Molecular Rheology of Nanoconfined Polymer Melts
我们使用非平衡原子分子动力学模拟的线性和星形聚合物（$\mathrm{C_{25}H_{52}}$）的非纠缠熔体的纳米级赤铁矿$\left ( \mathrm{α-Fe_2O_3} \right )$通道内的约束下研究稳态粘弹性响应。我们报告（i）负（正）第一（第二）法向应力差和（ii）在低剪切速率的粘弹性张力的存在。我们将这些效应与键对齐联系起来，使得表面附近的链可以承载施加在壁上的弹性力，随着剪切速率的增加，弹性力随着链在流动方向上变得更加对齐而衰减。
2023-03-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Dynamic rheology of a supercooled polymer melt in non-uniform oscillating flows in rapidly oscillating plates
采用分子动力学和计算流体动力学的混合模拟方法，研究了快速振动板之间由十个珠粒组成的短链聚合物熔体在不同振动频率下的动态流变学。在快速振荡板中，由于流体的惯性，在板上产生不均匀的边界层流动，并且熔体的局部流变特性根据局部流场而在空间上变化。远离板，局部应变随着振荡频率的增加而减小，使得动态流变学在低振荡频率而不是高振荡频率下偏离线性模量。相反，在板附近，局部应变率随着振荡频率的增加而增加，从而在高振荡频率下增强剪切稀化。在板附近，动态粘度主要是独立的振荡频率，剪切稀化行为变得类似于在稳定的剪切流中观察到的。通过频谱分析和Lissajous-Bowditch曲线对非线性流变特性进行了研究。研究发现，由于振动板上的非滑移边界，高次谐波相对于线性谐波的分数幅值在边界层内被抑制。我们还发现，熔体在不同位置之间表现出循环间剪切变稀，但在板块附近的固定位置表现出循环内剪切变稠。
2011-08-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Orientational origin of nonlinear shear rheology in unentangled polymer melts
Department of Chemical Science and Engineering, Kyoto University（京都大学化学工程系）；Advanced Manufacturing Technology Institute, Kanazawa University（金泽大学先进制造技术研究所）
本文通过拉伸-取向分解构建本构模型，揭示未缠结聚合物熔体非线性剪切流变的取向起源，模型再现稳态剪切标度并预测有限第二法向应力系数。
2026-10-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A priori Determination of the Extensional Viscosity of Polymer Melts
COMOFLO动态蒙特卡罗算法进行了扩展，使有史以来第一次致密熔体的稳态拉伸流变学的模拟。这一显著的进步提供了从低变形速率、在整个应变硬化范围内以及进入粘度变稀区域中准确捕获缠结聚合物熔体的拉伸粘度的能力。为此，在三维中实施与四辊磨机实验相关的纯拉伸流场。周期性边界条件存在于所有方向上，以使整个模拟域的变形速率均匀。正如预期的那样，在低变形速率下，拉伸粘度是零剪切粘度的四倍。随着变形速率的增加，拉伸粘度增加，平台，然后降低。因此，该算法正确地捕捉聚合物熔体在拉伸流动中的物理在一个完全的先验的方式，同时提供显着的计算优势超过分子动力学方法。由于该技术适用于多分散体系，以先验方式预测任意分子量分布的线性聚合物熔体的剪切和拉伸流变学的能力现在可以被认为是一个解决的问题。
2015-11-02 cond-mat.soft
Effect of chain stiffness on the dynamics and microstructure of crystallizable bead-spring polymer melts
我们在三种不同刚度的链的模型未缠结的聚合物熔体中模拟动力学：柔性的，中间的，和棒状的。柔性和棒状链，容易固化成紧密堆积的晶体（分别与随机取向和向列对齐的链），显示简单的熔体动力学与Arrhenius温度的依赖性和不连续的变化凝固后。然而，中间刚度链是脆弱的玻璃形成显示Vogel-Fulcher动力学逮捕，尽管事实上，他们也具有向列型紧密堆积的结晶基态。要连接这种差异的动态熔体的不同微观结构，我们研究如何不同的结构措施，包括最近引入的胶体系统的研究中的集群级指标，随链刚度和温度。没有发现动力学停滞的明确的静态结构原因，但是，我们发现，中刚度链显示出质的不同的动力学不均匀性。具体来说，它们的弦状相关运动（合作重排）是相关的方式没有发现任何灵活的或棒状链沿链骨架。这种激活的“爬行”运动似乎是这些系统观察到的动力学停滞的原因，并表明控制结晶的因素与聚合物中的玻璃形成竞争可能非单调地依赖于链刚度。
2016-05-13 cond-mat.soft
Systematic coarse-graining of the dynamics of entangled polymer melts: the road from chemistry to rheology
为了优化缠结聚合物材料的加工和设计，重要的是在聚合物的详细分子组成和宏观熔体的粘弹性之间建立严格的联系。我们回顾当前和过去的计算机模拟技术，并严格评估他们的能力，提供这样的化学和流变学之间的联系。我们区分两类粗粒化水平，我们称之为粗粒分子动力学（CGMD）和粗粒随机动力学（CGSD）。在CGMD中，粗粒珠仍然相对较硬，因此自动防止键交叉。这也意味着可以聚集在一起的原子数量的上限，因此可以研究的最长链长度。为了达到更高程度的粗粒化，在CGSD中，更多的原子聚集在一起，导致相对较软的珠子。在这种情况下，摩擦力和随机力主导着相互作用，必须采取措施防止键交叉。我们还审查了替代方法，利用高分子动力学的管模型，通过原始路径分析和原始链网络的模拟获得的纠缠特性。最后，我们审查超粗粒的方法，其中整个聚合物是由一个单一的粒子，并评论的方式，包括记忆效应和瞬态力。
2011-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamics and Rheology of a Supercooled Polymer Melt in Shear Flow
采用分子动力学模拟方法，研究了由珠数N=10的短链组成的模型聚合物熔体在过冷态下的动力学行为。在静态条件下，计算应力松弛函数$G(t)$，其在$α$松弛时间$τ_α$的时间尺度上表现出拉伸指数松弛，并最终遵循由时间$τ_{\rm R} \sim N^2 τ_α$表征的Rouse动力学。在施加剪切$\gdot$之后，对于小于0.1的应变，瞬态应力增长$σ_{xy}(t)/\gdot$首先服从线性增长$\int_0^t dt'G(t')$，但是对于更大的应变，饱和成非牛顿粘度。在稳定状态下，剪切$\gdot$大于$τ_{\rm R}^{-1}$时发生剪切稀化和链伸长成椭球形。在强剪切作用下，我们发现链发生随机翻滚运动，交替呈现拉伸和紧凑的形状。我们检查的应力张量和介电张量，违反在瞬态由于存在一个大的玻璃组分的应力的各向异性部分之间的应力光学关系的有效性。此外，我们引入剪切的时间相关函数来计算剪切依赖的弛豫时间，$τ_α(T,\gdot)$和$τ_{\rm R} (T,\gdot)$，其在剪切稀化区域中作为$\gdot$的函数非线性地减小。
2002-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear Thinning from Bond Orientation in Model Unentangled Bottlebrush Polymer Melts
该研究通过分子动力学模拟揭示非缠结瓶刷聚合物剪切变稀的结构依赖性，发现单个键取向与剪切变稀指数相关性最强，密集接枝侧链堆积会抑制流动取向并减弱剪切变稀，为调控瓶刷流变性能提供分子层面指导。
2023-08-07 cond-mat.soft
Hydrodynamic Self-Consistent Field Theory for Inhomogeneous Polymer Melts
介绍了一种模拟嵌段共聚物熔体和共混物在流体力学流动中的结构和流变学的介观技术。该技术耦合动态自洽场论（DSCFT）与连续流体力学和流动惩罚来模拟聚合物流体在任意几何形状的通道中的流动。我们通过研究中性壁润湿条件下亚微米通道中ABC三嵌段共聚物熔体的相分离来证明该方法。我们发现表面润湿效应和剪切效应相互竞争，在没有流动的情况下产生垂直于壁的薄片，在剪切速率超过某个临界韦森伯格数的情况下产生平行于壁的薄片。
2006-08-31 cond-mat.soft
Effects of non-linear rheology on the electrospinning process: a model study
我们开发了一个分析珠-弹簧模型来研究在静电纺丝过程的早期阶段，非线性流变学对带电射流动力学的作用。定性的参数，参数研究以及数值模拟，表明在非零屈服应力的存在下，带电射流细丝的伸长率显着降低。这可能对未来静电纺丝实验的优化设计具有有益的影响。
2014-09-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effects of long-chain branching, short-chain branching, and polydispersity on pressure sensitive rheology of polymer melts
Western Michigan University（西密歇根大学）
研究长链支化、短链支化和多分散性对聚乙烯熔体压敏流变学的影响，用高压滑动板流变仪表征四种聚乙烯熔体，发现分子支链是控制流变响应的主要结构参数，为高压聚合物加工预测模型提供见解。
2026-07-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rethinking the Transient Network Concept in Entangled Polymer Rheology
缠结聚合物液体的经典流变学理论建立在两个支柱上：缠结链的高斯统计和应力完全来自于分子内构型熵变化的假设。我们发现，这两个假设不支持聚合物熔体的分子动力学模拟。具体而言，在纠缠长度尺度及以下的段分布函数偏离理论预测，在平衡和变形状态。进一步的构象分析表明，在缠结长度尺度上的链内熵应力远小于总应力，表明链间熵的贡献相当大。最后，在变形和应力松弛过程中，缠结链熵应力与宏观应力之间的关系呈现出经典理论无法解释的分叉现象。
2019-06-11 cond-mat.soft
A Force-Level Theory of the Rheology of Entangled Rod and Chain Polymer Liquids. II. Perturbed Reptation, Stress Overshoot, Emergent Convective Constraint Release and Steady State Flow
我们数值和解析分析的启动连续剪切流变严重纠缠刚性杆聚合物流体的基础上，我们的自洽，力级理论的非谐管约束。该方法被简化，忽略应力辅助的横向势垒跳跃，和不可逆的松弛收益完全通过变形扰动蠕动。这个过程是自洽耦合管扩张和宏观流变响应。我们预测，随着应变的增加，管强烈膨胀，纠缠丢失，爬行速度加快。因此，出现的应力过冲不是由于仿射过度取向，而是由于纠缠网络的强烈削弱。刚刚超出的应力过冲的最长的松弛时间预测规模的逆剪切速率，对应于出现的一个通用形式的对流约束释放（CCR）。它的起源是一个应力诱导的局部力，自洽耦合介观管尺度物理与宏观力学响应。在超调管弱化发生通过相同的定性机制，导致微观绝对屈服的非线性弹性的情况下，在前面的文章中分析。因此，应力过冲和紧急CCR对应于由于变形引起的解缠结而引起的弹性-粘性交叉，其在长时间和高剪切速率下导致定量可感知的流动应力平台和剪切稀化行为。我们建议，针的预测行为是相关的柔性链熔体在低劳斯韦森伯格数，如果轮廓长度平衡是快速的。管膨胀的定量预测链熔体的稳态流动有利相比，最近的模拟。
2016-04-13 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
Orientation Correlation in Simplified Models of Polymer Melts
我们在一个简单的通用珠-弹簧模型中研究了完全柔性聚合物熔体体系中的相互局部链序。排除体积的相互作用与连接导致的局部排序的影响，这是独立的链长之间的25和700单体，即在劳斯以及在爬行制度。这些有序现象延伸到约3至4个单体尺寸的距离，然后衰减到零。
1998-08-24 cond-mat.soft
On the Bauschinger effect in supercoooled melts under shear: results from mode coupling theory and molecular dynamics simulations
利用分子动力学模拟和模式耦合玻璃化转变理论（MCT）的示意性模型，研究了玻璃形成二元混合物在反向剪切流作用下的非线性流变特性。记忆效应导致的历史依赖性的响应，作为例证的应力过冲现象的应力-应变曲线中的剪切液体的消失，和周围的状态与零应力的表观弹性系数的变化。我们调查的各种延迟的贡献，在一个给定的时间示意性的应力响应内MCT。单粒子运动的宏观响应的连接证明使用分子动力学模拟。
2012-11-29 cond-mat.soft
Clustering of entanglement points in highly strained polymer melts
采用分子动力学模拟方法，对聚合物熔体中珠簧链的大变形进行了研究。应用原始路径分析的强变形的聚合物熔体，拓扑约束的作用在高度缠结的聚合物熔体进行了研究和量化。我们发现，拉伸链的原始路径（PP）的整体，大规模的构象遵循仿射变形，而沿着PP的纠缠点的数量和分布不。变形后，链的PP在平行和垂直于伸长的两个方向上收缩。在进一步的放松，我们观察到一个长寿命的纠缠点集群。与延迟的弛豫时间一起，这导致熔体中拓扑约束的亚稳不均匀分布。
2019-05-31 cond-mat.soft
Plateau moduli of Kremer-Grest models for commodity polymer melts
University of Southern Denmark（南丹麦大学）；ENSL, CNRS, Laboratoire de Physique (UMR 5672) and Centre Blaise Pascal de l’École Normale Supérieure de Lyon（里昂高等师范学院、法国国家科学研究中心物理实验室（UMR 5672）及里昂高等师范学院布莱兹·帕斯卡中心）
研究通过时间依赖弹性响应估算高缠绕端固定珠弹簧聚合物熔体的平台模量，采用两种变形协议并验证与实验数据的一致性。
2026-03-28 cond-mat.soft
Rheology of dilute polymer solutions with time-dependent screening of hydrodynamic interactions
流体动力学相互作用（HI）的筛选本质上影响聚合物溶液的宏观性质。这种筛选不仅取决于聚合物浓度，而且具有动态性质。在目前的工作中，珠弹簧理论的发展，在这种现象被描述为解决方案的非纠缠的聚合物线圈。将测试聚合物的珠粒的运动方程与溶剂速度的Brinkman方程一起求解，所述Brinkman方程考虑了溶液中其他线圈的存在。给出了聚合物简正模的时间关联函数，证明了在线圈扩散和内模弛豫过程中，HI屏蔽的趋势。随着线圈浓度的增加，它们都表现出向精确的Rouse行为的过渡。计算了溶液的粘度和其他一些可观测的量。随着时间的增加，含时量的行为从Rouse区到Zimm区再到Rouse动力学。
2007-11-02 cond-mat.soft
Test of a scaling hypothesis for the structure factor of disordered diblock copolymer melts
稠密聚合物液体（如嵌段共聚物熔体）的粗粒理论预测平衡性质对几个无量纲参数的普遍依赖性。对于对称的二嵌段共聚物熔体，这样的理论预测仅对chi N和Nbar的普遍依赖性，其中chi是有效的相互作用参数，N是聚合度，并且Nbar是重叠的量度。我们测试是否从几个不同的模拟模型得到的结构因子S（q）的模拟结果是一致的，这两个参数的标度假设。我们比较了三种模型的结果：（1）晶格蒙特卡罗模型，键涨落模型，（2）珠弹簧模型与苛刻的排斥相互作用，类似于Kremer和Grest的，和（3）珠弹簧模型之间的非常软的排斥，强烈重叠珠。我们比较结果对不同的模型，已被设计为具有匹配的值的Nbar，在一系列的值的chi N和N，并设计方法来测试的缩放假设，而不依赖于任何预测的现象学相互作用参数chi取决于更微观的参数。结果强烈支持缩放假设，即使是相当短的链，确认它确实是可能的，以给出一个准确的通用描述的模拟模型，不同的许多细节。
2012-07-05 cond-mat.soft
Chain-Stretch Relaxation from Low Frequency Fourier Transform Rheology
中或大振幅振荡剪切（M/LAOS）是敏感的聚合物链结构，但提出了未解决的挑战，为“先验”的结构表征。在这封信中，我们提出了一个MAOS协议适用于近单分散线性聚合物熔体，从其中链拉伸松弛，一个关键的结构特征，是清晰可辨的。MAOS频率扫描的三次谐波分解为实部和虚部，并发现服从时间-温度叠加。基于GLaMM分子管模型的线性纠缠熔体流变学和结构，它没有自由参数，密切遵循我们的实验结果的第三谐波的形式，并包含歧视性的功能，只依赖于聚合物的链拉伸松弛时间。值得注意的是，这些三次谐波特征发生在低频，并且很容易用标准流变仪获得。对于相变限制使用时温叠加的材料，这种方法大大增加了旋转流变仪用于聚合物结构分析的范围。虽然该理论与实验数据表现出良好的定性一致性，我们发现的幅度和频率依赖性的第三谐波，必须解决的根本差异，以充分了解应力响应的分子基础。
2020-08-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Impact of Acid Hydrolysis on Morphology, Rheology, Mechanical Properties, and Processing of Thermoplastic Starch
本研究通过不同时长酸水解改性小麦淀粉，结合两步法制备热塑性淀粉，证实酸水解可降低其加工温度，同时揭示了分子结构、结晶度与材料性能及加工特性的关联，为节能及温敏外加剂应用提供可能。
2025-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structural and conformational dynamics of supercooled polymer melts: Insights from first-principles theory and simulations
我们报告的珠弹簧模型和模式耦合理论计算的结构和构象动力学的过冷，无缠结的聚合物熔体的模拟结果之间的定量比较。我们发现半定量的模拟和理论之间的协议，除了发生在中间长度尺度之间的压缩性高原和静态结构因子的无定形晕的过程。我们的研究结果表明，在玻璃形成的熔体中的缓慢松弛的发病可以描述的单体笼补充链连接。此外，一个统一的原子描述玻璃逮捕和构象波动（渐近）遵循劳斯模型，出现从我们的理论。
2007-12-05 cond-mat.soft
Stress Relaxation in Entangled Polymer Melts
我们提出了一套广泛的模拟结果的应力松弛平衡和步骤应变珠弹簧聚合物熔体。这些数据使我们能够探索链的动力学和剪切松弛模量，$G(t)$，进入平台制度的链与$Z=40$纠缠和终端松弛制度的$Z=10$。利用已知的非纠缠链的（Rouse）迁移率和通过我们系统的微观拓扑态的原始路径分析确定的熔体纠缠长度，我们对几种不同的管模型进行了无参数测试。我们发现很好的协议的Likhtman-McLeish理论使用双蠕动近似的约束释放，如果我们删除的贡献的高频率模式的轮廓长度波动的原始链。
2010-05-25 cond-mat.soft
The role of compressional dynamics in setting the scale-dependent rheology of granular flows: Application to the emergence of thin layer stability
本研究证明放宽刚性颗粒无限刚度假设可通过串联压缩机制解释尺度依赖和非局部流变效应，修改模型包含该运动学可成功捕捉薄层稳定性的涌现。
2024-09-20 cond-mat.soft
Disentanglement Effects on the Welding Behaviour of Polymer Melts during the Fused-Filament-Fabrication Method for Additive Manufacturing
尽管3D打印有可能改变制造工艺，但打印零件的强度通常无法与传统制造零件相媲美。熔丝制造方法涉及熔化热塑性塑料，然后逐层挤出熔化的粘弹性材料以制造三维物体。层间焊缝的强度由熔体穿过界面的相互扩散和缠结控制。然而，随着印刷层向玻璃化转变温度冷却，扩散减慢。扩散还受到喷嘴中的高剪切速率的影响，其在焊接之前使聚合物微结构显著变形并解开。在本文中，我们模型的非等温聚合物松弛，缠结恢复，和扩散过程中发生的挤出后，调查的影响，典型的打印条件和无定形（非结晶）聚合物流变学的最终焊缝结构。虽然我们发现焊接厚度是聚合物尺寸的顺序，焊接的结构是各向异性的，相对解缠结;焊接处的机械强度降低归因于这种较低程度的缠结。
2017-03-27 cond-mat.soft
Dynamic Arrest in Polymer Melts: Competition between Packing and Intramolecular Barriers
我们提出了分子动力学模拟的一个简单的模型，聚合物熔体的分子内障碍。我们调查的势垒强度的函数的结构弛豫。动态相变可以在玻璃化转变的模式耦合理论（MCT）的框架内进行一致的分析。控制参数进行调整，以诱导一般的包装效果和聚合物的特定的分子内障碍之间的竞争，作为动态逮捕的机制。这种竞争产生异常大的值的所谓的MCT指数参数和合理化定性不同的观察简单的珠弹簧和现实的聚合物。这里提出的分子内障碍的影响的系统研究也建立了聚合物和简单的玻璃形成的玻璃化转变的性质之间的根本区别。
2008-10-02 cond-mat.soft
Isostaticity and the solidification of semiflexible polymer melts
利用分子动力学模拟的切线软球珠弹簧聚合物模型，我们研究的程度，半柔性聚合物熔体凝固在等静压。柔性和刚性链结晶时，他们是均衡的定义适当的自由度计数参数。半柔性链也凝固均衡时，如果一个广义的均衡性标准，占缓慢冻结的构型自由链刚度增加。固化时平均配位数$Z(T_s)$对链特征比$C_\infty$的依赖性与无热系统中堵塞$Z(ϕ_J)$对$C_\infty$的平均配位数的依赖性具有相同的函数形式[ $Z \simeq a - b\ln(C_\infty)$ ]，这表明堵塞相关现象在热聚合物固化中发挥着重要作用。
2017-07-20 cond-mat.soft
X-ray particle tracking velocimetry for steady-state rheological characterization: Case study of a complex polymer melt flow in material extrusion additive manufacturing
University of Stuttgart（斯图加特大学）；University of Milan（米兰大学）；CNR – Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Chimica della Materia Condensata e di Tecnologie per l’Energia（意大利国家研究委员会凝聚态材料与能源技术研究所）
本研究提出X射线粒子跟踪测速技术（XPTV），通过示踪粒子与定制装置结合，首次用于解析FFF打印机喷嘴内聚合物熔体的速度场与流变特性，结合模拟验证其有效性，填补传统光学方法的空白。
2025-11-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Efficient equilibration of confined and free-standing films of highly entangled polymer melts
含有高度缠结的长链聚合物熔体在限制或自由表面的平衡是一个挑战的计算机模拟。我们首先研究聚合物熔体的基础上的软球粗粒模型限制在两个壁之间的周期性边界条件，在两个方向上平行的墙壁。然后，我们应用反向映射重新插入底层珠弹簧模型的微观细节。通过调节壁面势的强度，即使在壁面附近，处于平衡状态的受限聚合物熔体的单体密度也保持在体密度。在一个弱的限制制度，我们观察到相同的构象性质的链在散装熔体表明，我们的限制聚合物熔体已达到其平衡状态。我们的方法提供了一种有效的方法来平衡具有不同厚度的大聚合物膜，并且不限于特定的底层微观模型。在垂直于壁的方向上关闭壁电势，使得能够研究独立的高度缠结的聚合物膜或具有一个支撑基底的聚合物膜。
2020-09-18 cond-mat.soft
Effects of chain length on Rouse modes and non-Gaussianity in linear and ring polymer melts
采用Kremer-Grest珠-弹簧模型对环状聚合物熔体的动力学行为进行了分子动力学模拟。通过改变链长，与线性聚合物进行比较，进行劳斯模式分析。通过量化Rouse弛豫时间的链长依赖性，在环状聚合物中观察到Rouse样行为，而在线性聚合物中观察到从Rouse到爬行行为的交叉。进一步分析了单体珠粒位移和链质心位移的非高斯参数。结果表明，环状聚合物的非高斯性被显著抑制，长链下的质心动力学略有增长，而线性聚合物的单体珠和质心动力学均有所增长.
2021-09-16 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
Formation of Chain-Folded Structures from Supercooled Polymer Melts
在分子动力学模拟中观察到从熔体形成链折叠结构，类似于聚合物晶体的层流。结晶和随后的熔融温度与反层状厚度线性相关。在晶体中的单链构象的分析表明，大多数链重新进入同一片层的紧密折叠。模拟进行了一个介观珠弹簧模型，包括一个特定的角度弯曲的潜力。他们表明，链刚度单独，没有一个有吸引力的粒子间的潜力，是一个足够的驱动力，形成链折叠lamellae。
2000-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Equilibration of Long Chain Polymer Melts in Computer Simulations
研究了制备长链聚合物平衡熔体的几种方法。我们表明，标准的方法，其中一个开始与正确的端到端的距离随机安排在模拟细胞的链的合奏，并迅速引入排除体积，导致变形短的长度尺度。这种变形对于长链来说是最强的，并且只有在链移动了它们自己的尺寸之后才松弛。示出两种方法来克服这种局部变形的链。一种方法是首先预填充高斯链，这减少了系统中的密度波动，然后逐渐引入排除体积。第二种方法是双枢轴算法，其中在一对链上形成新的键，创建两个新链，每个新链与原始链都有很大不同。我们证明了这些方法的有效性的线性珠弹簧聚合物模型与零和非零的弯曲刚度，但该方法适用于更复杂的架构，如支化和星形聚合物。
2003-06-02 cond-mat.soft
Multiscale equilibration of highly entangled isotropic model polymer melts
我们提出了一个计算效率高的多尺度方法制备平衡，各向同性长链模型聚合物熔体。作为一个应用程序，我们产生的Kremer-Grest熔体的$1000$链与$200$纠缠和$25000$ - $2000$珠每链，其中包括实验相关的弯曲刚度达到和超过各向同性的过渡的限制。在第一步中，我们采用蒙特卡罗模拟的晶格模型，以平衡以上的管规模的大规模链结构，同时确保空间均匀的密度分布。然后，我们使用的理论洞察力从约束模式管模型引入珠自由度与随机行走构象统计一直到库恩规模的链。随后是一系列模拟与仔细参数化的力帽珠弹簧模型，慢慢地介绍了当地珠包装，同时再现更大规模的链统计的目标Kremer-Grest系统在所有级别的力帽。最后，我们可以切换到完整的Kremer-Grest模型，而不扰动结构。由此产生的链统计是在所有的长度尺度上访问的蛮力模拟较短的链与文献结果非常一致。
2022-12-02 cond-mat.soft
Coarse-grained Soft-Clusters Remain non-Diffusing in the Melt State
用分子动力学模拟研究了三维树枝状珠弹簧即粗晶软团簇的熔化过程。目标是阐明大分子，或者一般来说，三维结构聚合物的独特动力学。当由超过约200个珠的临界数量构成时，软簇不能在远高于其玻璃化转变温度的温度下扩散或松弛，尽管松弛可以在珠的水平上发生。每个软簇只能在相邻软簇形成的笼中旋转。这样的非扩散状态将在异常高的温度（例如，玻璃化转变温度的10倍）下转变为液态。与实验相比，3D层次结构导致了独特的动力学，特别是它们随着珠子数量的不同而不同的弛豫时间。这些独特的动力学与一维链状聚合物形成鲜明对比。我们将这种特殊的状态命名为“合作玻璃”，因为3D连接的珠子的“合作”。软簇的设计也可能类似于合作重排区域，其中合作性是由低温贡献的，从而提供了对玻璃问题的进一步见解。
2021-07-09 cond-mat.soft
A coarse-grained polymer model for studying the glass transition
为了研究具有自由表面的聚合物熔体的冷却行为和玻璃化转变，建立了一个粗粒弱半柔性聚合物模型。基于一个标准的珠弹簧模型与纯粹的排斥相互作用的吸引力之间的非键合单体的潜力被添加，这样的聚合物熔体的压力被调整为零。此外，通常使用的键弯曲电位[Everaers等人，Science 303，823（2004）]控制链刚度被新的键弯曲势取代。对于这个模型，我们表明，库恩长度和内部距离沿链在熔体中只有很弱的依赖于温度，就像典型的实验系统。通过熔体密度的温度依赖性和链流动性的特征性非阿耳修斯减慢来观察玻璃化转变。该模型被设置为允许模型之间的快速切换，其中已经存在大量的数据。
2019-09-06 cond-mat.soft
Composite Entanglement Topology and Extensional Rheology of Symmetric Ring-Linear Polymer Blends
广泛的分子模拟应用于表征平衡动力学，缠结拓扑结构，和非线性拉伸流变对称环线性聚合物共混物与系统地改变环分数$ϕ_R$。具有缠结度$Z\approx14$的链混合以产生10个具有从纯线性到纯环熔体变化的$ϕ_R$的良好缠结的系统。原始路径分析被用来可视化和量化的复合环-线纠缠网络的结构。我们直接测量的数量作为$ϕ_R$的函数的环线性线程和线性-线性纠缠，并确定与简单的参数环分数$ϕ_R\approx0.4$的纠缠网络的拓扑约束最大化。这些拓扑分析是用来合理的$ϕ_R$环和线性链动力学，构象，共混物粘度的依赖。启动单轴拉伸流动的互补模拟表明在最近的长丝拉伸实验中观察到的拉伸应力过冲，并表征它如何取决于共混物组合物和缠结拓扑结构。过冲是由环状聚合物构象的过度拉伸和反冲驱动的，所述环状聚合物构象是由环状物从线性链的对流解旋引起的。这产生了显着的变化，我们直接可视化和量化的原始路径分析过程中流动的共混物的纠缠结构。
2021-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Entanglements via Slip-Springs with Soft, Coarse-Grained Models for Systems Having Explicit Liquid-Vapor Interfaces
纳米流变学的最新进展要求开发新的方法和模型来描述缠结聚合物材料及其界面在分子水平上的细节的平衡和非平衡性质。在这项工作中，我们提出了一个滑动弹簧（SLSP）模型能够描述纠缠聚合物在界面，包括明确的液-气和液-固界面的动力学。该模型采用的高度粗粒度的方法使整个纳米流变表征系统的模拟在一个粒子级的基础描述。多体耗散粒子动力学（MDPD）的非键相互作用允许明确的液体-蒸汽界面，和SLSP模型内的补偿电位，确保公正的描述的液体-蒸汽界面的形状。通过研究聚合物液滴在基底上的沉积，表明润湿动力学强烈依赖于聚合物的缠结程度，说明了该模型的有用性。更一般地说，这里提出的模型为实验相关系统的数字双胞胎的开发提供了基础，包括基于纳米或微米液滴变形的新一代纳米流变仪。
2022-11-09 cond-mat.soft physics.chem-ph
Developments in Multi-Chain Coarse-Grained Models for Entangled Polymer Dynamics
Nagoya University（名古屋大学）
本文综述了多链粗粒化模拟在纠缠聚合物动力学中的发展与应用，重点介绍了原始链网络模型和多链滑弹簧模型，探讨了线性和非线性流变学预测及分子机制。
2026-03-30 cond-mat.soft
A mesoscopic model for the rheology of dilute and semidilute solutions of wormlike micelles
引入“持久蠕虫”珠-簧模型，通过含流体动力学相互作用和可逆断裂/融合的布朗动力学模拟，研究蠕虫状胶束稀及半稀溶液的静态与动态性质，验证标度理论并揭示中频区独特流变特征。
2025-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular-Dynamics Simulation of a Glassy Polymer Melt: Rouse Model and Cage Effect
我们报告的分子动力学模拟的玻璃状聚合物熔体组成的短，线性珠弹簧链的结果。它表明在以前的工作中，这种发病的玻璃减慢是兼容的模式耦合理论的预测。单体被其空间邻居“笼住”的物理过程导致颗粒均方位移的明显两步行为。在这项工作中，我们分析了这个笼子的过程中的熔体的动态劳斯描述的影响。我们表明，劳斯理论是适用于长度和时间尺度以上的典型尺度的笼化过程。此外，单体位移进行了比较与模拟结果的二元Lennard-Jones混合物指出的差异，这是由粒子的连接性。
1999-02-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Static Properties of a Simulated Supercooled Polymer Melt: Structure Factors, Monomer Distributions Relative to the Center of Mass, and Triple Correlation Functions
我们分析了非纠缠，过冷聚合物熔体的模拟珠弹簧模型的结构和构象特性。我们通过各种结构因素，不仅涉及单体，但也质心（CM）的模型探讨静态。我们发现，链的构象和CM-CM结构因子，这是最近提出的近似[Krakoviack等人，欧罗巴Lett. 58，53（2002）]，在冷却到模式耦合理论的临界玻璃化转变温度时基本上保持不变。然而，不同链上的单体之间的空间相关性取决于温度，尽管是平稳的。这意味着我们的模型的玻璃态行为不能从静态链内或CM-CM相关性。它必须与单体水平上的链间相关性有关。此外，我们还研究了链间关联函数对单体沿链骨架位置的依赖性。我们发现，这种网站的依赖性可以很好地占聚合物参考相互作用网站模型（PRISM）的基础上的理论。我们还分析了三重相关的熔体和链的三单体结构因子的装置。这些结构因素进行了比较与卷积近似，分解成两个单体的结构因素的产品。对于链，这种因子分解非常有效，表明链连接性在我们的模型中不会引入特殊的三重相关。对于熔体偏差更明显，特别是在波矢量接近静态结构因子的最大值。
2004-02-25 cond-mat.soft
Dynamics and Stress Relaxation of Bidisperse Polymer Melts with Unentangled and Moderately Entangled Chains
多分散性在工业生产的聚合物中是不可避免的。然而，已建立的聚合物动力学和流变学理论大多建立在单分散线性聚合物上。多分散聚合物的动力学还有待充分探索--特别是不同长度的链如何影响混合物中彼此的动力学。本研究利用分子动力学和珠-弹簧链模型探讨了双分散聚合物熔体的动力学行为。研究了中等缠结长链物种和未缠结或轻微缠结短链物种之间的二元混合物。我们发现，添加短链可以显着加快长链的动力学大大减少其纠缠的程度。同时，虽然长链的引入也阻碍了短链的运动，但它并没有定性地改变它们的动力学性质--即使在包含纠缠链的矩阵中，未纠缠的短链仍然遵循经典的劳斯动力学。详细的Rouse模式分析被用来揭示纠缠在不同尺度的链段的影响。应力松弛后的步骤剪切应变也进行了研究和半经验混合规则，预测的线性粘弹性的多分散聚合物的基础上，单分散系统进行了评估与模拟结果。
2021-06-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
The rigidity transition in polymer melts with van der Waals interactions
我们研究了在玻璃化转变（GT）附近的刚性在短链聚合物熔体建模的珠-弹簧模型，其中所有的珠与Lennard-Jones电位相互作用的发病。该系统的性能进行检查以上和以下的GT。为了最大限度地减少高冷却速率的影响和计算时间，通过等温压缩达到平衡配置。我们监测了热容C_P、短时扩散常数D、粘度η和剪切模量等量;将随时间变化的剪切模量G（t）与由外加瞬时剪切获得的剪切模量μ进行了比较。我们给出了一个详细的分析，这种剪切系统的影响，在本地和全球。结果表明，聚合物玻璃仅在低于T_1（T_1<T_G）的温度下表现出长时间的刚性行为。此外，线性和非线性松弛制度下施加剪切进行了讨论。
2004-07-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Static Properties of Polymer Melts in Two Dimensions
采用分子动力学方法模拟了链长N=2048的标准珠-弹簧模型，研究了严格二维（$d=2$）熔体中的自回避聚合物。%链采用具有$ν=1/d$的典型尺寸$R(N) \sim N^ν$的紧凑构型。精确测量内部链距离的各种分布允许直接测试Duplantier预测的接触指数$Θ_0=3/8$、$Θ_1=1/2$和$Θ_2=3/4$。%由于链的分离，对于$N \gg 100$，端到端距离$\Rend(N)$和回转半径$\Rgyr(N)$的比率变为$\Rend^2(N)/\Rgyr^2(N) \approx 5.3 < 6$，并且链比高斯幻影链更球形。键矢量的第二勒让德多项式$P_2(s)$衰减为$P_2(s) \sim 1/s^{1+νΘ_2}$，从而测量在$s$步骤之后链的返回概率。不规则链轮廓的特征在于分形线维数$\dc = d-Θ_2 =5/4$的周长$L(N) \sim R(N)^{\dc}$。与具有分形轮廓的紧凑物体的广义Porod散射一致，分子内结构因子$F(q)$的Kratky表示揭示了在波矢$q$的中间区域中与$q^dF(q) \sim 1/(q R(N))^{Θ_2}$的强非单调行为。这可以允许在真实实验中确认预测的轮廓分形。
2010-04-23 cond-mat.soft
Static and dynamic properties of the interface between a polymer brush and a melt of identical chains
采用分子动力学模拟对剪切作用下两刷状覆盖表面间的短链聚合物熔体进行了模拟。构成刷的末端接枝聚合物具有与熔体中的自由链相同的化学性质，并提供柔软的可变形基底。高分子链由粗粒珠-弹簧模型描述，珠之间具有Lennard-Jones相互作用，并且沿链的主链最近邻之间具有FENE势。刷层的接枝密度提供了一种在不改变分子相互作用的情况下控制表面行为的方法。我们使用耗散粒子动力学恒温器在恒定的温度和体积下进行平衡和非平衡分子动力学模拟。平衡密度分布和剪切下的行为进行了研究，以及交叉的熔体到刷，在不同的长度尺度（键矢量，回转半径，和端到端矢量）的自由和接枝链的取向，和速度分布。在界面处的粘度和滑移作为接枝密度和剪切速度的函数计算。
2005-10-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
One size fits all: equilibrating chemically different polymer liquids through universal long-wavelength description
聚合物的介观行为常被普遍规律所描述。这种物理性质促使我们提出了一个新的建模概念，分组聚合物到一个共同的长波长表示类。在同一类中，不同材料的样品可以从这种表示中生成，编码在单个库系统中。我们专注于均聚物熔体，根据不变的聚合度分组。它们用珠弹簧模型描述，改变链刚度和密度以模拟化学多样性。在一个类似于重整化群的样式中，库样本提供了一个通用的基于blob的描述，分层地反向映射以创建其他类成员的配置。因此，具有实验相关的不变聚合度的大系统（到目前为止只能在非常粗粒度的水平上访问）可以在显微镜下描述。平衡验证比较构象和熔体结构与较小规模的常规模拟。
2016-10-24 cond-mat.soft
Learning to Classify Threading in Melts of Rings
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Vienna（维也纳大学）
本文提出基于拧绕数的机器学习框架，用一维卷积神经网络分类环聚合物熔体中的穿线程化，准确率超98%，可推广至不同密度和链长，速度提升3倍。
2026-10-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Kremer-Grest models for universal properties of specific common polymer species
Kremer-Grest（KG）珠弹簧模型是通用聚合物性质的分子动力学模拟中的近似标准。它的流行归功于它的计算效率，而不是它代表特定聚合物物种和条件的能力。在这里，我们研究如何适应模型，以匹配广泛的化学聚合物物种的普遍属性。为此，我们改变了一个单一的参数，最初介绍了Faller和Müller-Plathe，链刚度。实例包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、顺式聚异戊二烯、聚二甲基硅氧烷、聚环氧乙烷和苯乙烯-丁二烯橡胶。我们这样做是通过匹配的数量的库恩段每链和库恩段的数量每立方库恩体积的聚合物物种和Kremer-Grest模型。我们还推导出将KG模型单位转换回物理单位的映射关系，特别是我们获得了KG模型的纠缠时间作为允许时间映射的刚度的函数。为了测试这些关系，我们产生大的平衡以及纠缠的聚合物熔体，并测量纠缠模量使用静态连续路径分析的纠缠熔体结构，以及通过模拟的阶跃应变变形的模型熔体。我们的模型聚合物熔体得到的模量与实验预期的模量是很好的协议。
2018-08-10 cond-mat.soft
Delayed Arm Retraction Controls the Nonlinear Oscillatory Response of Long-Chain-Branched Polymer Melts
Rheonic Lab（Rheonic 实验室）；University of Milan（米兰大学）
研究长链支化聚合物熔体非线性振荡响应，提出分子管理论，纳入分支点力传递和延迟臂回缩，解释NLI特征最大值，预测不同非线性区域及相关参数，为非线性傅里叶流变学提供分子解释并联系聚合物结构。
2026-07-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stress Relaxation in Monodisperse Entangled Polymer Melts: Correlation Between Viscoelastic Response and Single-Chain Relaxation via Molecular Dynamics Simulations
Johannes Gutenberg-Universität Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）
通过分子动力学模拟研究单分散纠缠聚合物熔体中的应力松弛，发现粘弹性响应与单链松弛之间的相关性，揭示了平台模量与纠缠长度的确定方法。
2026-02-25 cond-mat.soft
