Unified analytic expressions for the entanglement length, tube diameter, and plateau modulus of polymer melts
通过结合分子动力学模拟和拓扑分析与标度参数，我们得到的解析表达式，定量预测的纠缠长度$N_e$，平台模量$G$，和管直径$a$在熔体中，跨越整个范围的链刚度的系统保持各向同性。我们的表达式解决了以前的缩放预测之间的冲突松散纠缠[林Noolandi：$G\ell_K^3/k_\textrm{B}T \sim (\ell_K/p)^3$ ]，半柔性[爱德华兹/德Gennes：$G\ell_K^3/k_\textrm{B}T \sim (\ell_K/p)^2$ ]，紧纠缠[莫尔斯：$G\ell_K^3/k_\textrm{B}T \sim (\ell_K/p)^{1+ε}$ ]制度，其中$\ell_K$和$p$分别是库恩和包装长度。我们还发现，最大的纠缠（最小$N_e$）与当地的开始？秩序。
2020-03-11 cond-mat.soft
Polymer induced depletion potentials in polymer-colloid mixtures
通过理论和计算机模拟计算了良溶剂中聚合物相互作用引起的两个胶体板之间或两个胶体球之间的耗尽相互作用。一个简单的分析理论被证明是定量准确的情况下，两个板。一个相关的耗尽电位推导出两个领域，它也同意与直接的计算机模拟。基于理想聚合物的理论随着聚合物浓度的增加而显示出重要的偏差：它们高估了所有密度下两个板或两个球之间的耗尽电位的范围，最大的相对变化发生在稀释状态。他们低估了两块板接触时的阱深，但高估了两个球体的阱深。还使用粗粒化方法计算了耗尽势，该方法将聚合物表示为“软胶体”：在稀释状态下发现了良好的一致性。最后，聚合物对胶体-胶体渗透维里系数的影响与聚合物-胶体混合物的相行为有关。
2002-03-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Two plateau moduli for actin gels
已经报道了肌动蛋白溶液中平台模量的实验结果：通常利用缠结作为宏观储能模量来源的想法与柔性聚合物的粘弹性行为进行类比。我们解决了明显的实验和理论上的矛盾，指出两个不同的平台制度作为频率的函数的半柔性聚合物的半稀溶液的可能性。我们指出，在宏观尺度上，纵向位阻和横向位阻会产生非常不同的影响。
1997-04-17 cond-mat.soft
The confinement free energies of non-ideal branched polymers and ideal unbranched polymers are the same
我们使用降维的方法表明，排除体积相互作用限制在两个平板之间的支化聚合物，在热力学极限，限制自由能和密度分布是相同的理想的线性聚合物具有相同数量的单体和相同的单体板相互作用潜力。由于支化引起的冷凝被由于排除的体积相互作用引起的溶胀精确地补偿。
2008-01-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Giant Activity-Induced Stress Plateau in Entangled Polymer Solutions
本研究通过布朗动力学模拟探究高度缠结柔性自驱动聚合物的粘弹性，发现活性运动使应力平台大幅提升，明确了相关标度并预测长时粘度标度关系异于平衡态，为活性响应力学材料设计提供新思路。
2023-10-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Effect of Geometrical Constraint on Conformational Properties of a Polymer Chain
本文分析了在良溶剂条件下，几何约束对受限于两个约束之间的无限长线性半柔性高分子链的二维构象性质的影响。约束条件是两个不可穿透的阶梯形曲面，对于二维空间，曲面是一维直线。通过引入链中每一圈所需弯曲能的Boltzmann权重来解释链的半柔性，并通过使用链的自避免行走模型来解释链的良好溶剂条件。我们已经计算出精确的临界值的步骤逸度聚合所需的一个无限长的聚合物链之间的约束约束限制为不同的值之间的分离的约束定向版本的模型。我们还计算了可能的最大值，最小值的持久长度为这样的链和最大值的弯曲能量所需的链中的每一个转折之间的限制分离的几个值。
2010-10-14 cond-mat.soft
Synchronized molecular-dynamics simulation for the thermal lubrication of a polymeric liquid between parallel plates
作者[Phys. Rev. X { \bf 4}，041011（2014）]最近提出的同步分子动力学模拟被应用于平行板之间的聚合物润滑的分析。通过改变聚合物液体的导热系数，研究了聚合物液体的流变特性、聚合物链的构象变化以及由于粘性加热而引起的温度升高。结果表明，在较小的剪切应力作用下，聚合物液体的温度与导热系数成反比地略有升高，而导热系数的变化对聚合物液体的表观粘度影响不大。然而，在大的剪切应力下，由于剪切变形和粘性加热的相互作用，通过改变热导率，聚合物液体发生转变行为。该转变的特征在于Nahme-Griffith数$Na$，其被定义为在特征温度下粘性加热与热传导的比率。当Nahme-Griffith数超过1时，聚合物液体的温度迅速升高，表观粘度也随着热导率的降低呈指数下降。对于$Na<1$，剪切流使聚合物链的构象拉伸和排列，而对于$Na>1$，分子的热运动使聚合物链的共格结构受到干扰。
2015-03-25 cond-mat.soft physics.comp-ph 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
Linear models for thin plates of polymer gels
在线性化的三维理论的聚合物凝胶，我们考虑了一系列的问题，制定了一个家庭的圆柱形域的高度趋于零。我们假设，流体压力控制在顶面和底面的圆柱体，我们认为两个不同的缩放制度的扩散率张量。通过渐近分析技术，我们得到两个板模型的横向位移是由板方程与流体压力的额外贡献。在第一比例范围内获得的极限中，流体压力在厚度上是仿射的，因此它由其在顶面和底面上的瞬时迹线确定。相反，在第二个模型中，流体压力的值由三维扩散方程控制。
2017-02-08 cond-mat.soft math-ph math.AP
Plateau Moduli of Several Single-Chain Slip-Link and Slip-Spring Models
我们计算了几种单链滑移链和滑移弹簧模型的缠结聚合物的平台模量。在这些模型中，纠缠效应是唯象建模通过引入拓扑约束，如滑动链接和滑动弹簧。两个相邻滑动连杆或滑动弹簧之间的平均段数$N_{0}$是这些模型中的输入参数。为了分析实验数据，而是使用从平台模量估计的缠结聚合物$N_{e}$中的链段的特征数。$N_{0}$和$N_{e}$都表征了缠结聚合物中的拓扑约束，并且天真地认为$N_{0}$与$N_{e}$相同。然而，早期的研究表明，$N_{0}$和$N_{e}$（或平台模量）应被视为独立的参数。在这项工作中，我们表明，由于在短时间尺度的波动，$N_{e}$偏离$N_{0}$。这意味着$N_{0}$和平台模量之间的关系并不像天真地预期的那样简单。平台模量（或$N_{e}$）取决于所采用模型的子链尺度细节以及链段的平均数目$N_{0}$。这是由于子链尺度的波动机制对模型的依赖性很强。对几种单链滑动链节和滑动弹簧模型的平台模量进行了理论计算。我们的结果明确表明，$N_{0}$和$N_{e}$之间的关系是模型依赖的。我们将理论结果与文献中的各种模拟数据进行了比较，并表明我们的理论表达式合理地解释了模拟结果。
2021-01-08 cond-mat.soft
Entropic force of polymers on a cone tip
我们考虑聚合物附着在一个圆锥体的尖端，以及由于接近一个板（或另一个圆锥体）的熵损失而产生的力。当分离距离小于聚合物回转半径R_g时，唯一相关的长度尺度是尖端-板（或尖端-尖端）分离距离h，熵力由F=A kT/h给出。普遍振幅A可以与长链聚合物的（几何形状相关的）相关指数相关。我们计算的幻影聚合物，并为自避免（包括星）聚合物的ε膨胀，以及在3维的数值模拟。
2011-12-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Why polymer chains in a melt are not random walks
现代聚合物物理学的基石是“弗洛里理想假说”，该假说认为聚合物熔体中的链采用“理想的”无规行走样构象。在这里，我们从理论上和数值上重新审视这个关键的假设，并证明有明显的偏离理想。这些偏差来自于链连接性和熔体不可压缩性的相互作用，导致所有尺寸$s$的链段之间的有效排斥。这种排斥的幅度随着$s$的减小而增加，其中链段变得越来越溶胀。我们说明了这种膨胀的形状因子$F(q)$，即在波矢量$q$的散射强度的分析导致的分子内干扰的链。$q^2F(q)$ { \em vs.}的“Kratky图”$q$不表现出理想链的中间波矢特征的平台。相反，我们发现了一个明显的平台下降，$δ(F^{-1}(q)) = |q|^3/32ρ$，它随着$q$的增加而增加，并且只取决于单体密度$ρ$。
2007-01-11 cond-mat.soft
Beware of CaBER: Filament thinning rheometry does not always give `the' relaxation time of polymer solutions
本研究发现CaBER流变仪测得的聚合物溶液弛豫时间受平板直径等几何因素影响，是一个表观值，与Oldroyd-B模型预测相矛盾，且该现象仅能通过FENE-P模型的有限拉伸性效应解释。
2024-07-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of excluded volume interactions on the interfacial properties of colloid-polymer mixtures
本文采用巨正则蒙特卡罗模拟对胶体-聚合物混合物的平衡相图和界面性质进行了数值研究。胶体颗粒被视为硬球，而聚合物链被描述为软排斥球。聚合物-聚合物、胶体-聚合物和壁-聚合物相互作用通过由Bolhuis和Louis导出的密度依赖性势来描述[Macromolecules，35（2002），第1860页]。我们将我们的结果与Asakura-Oosawa-Vrij模型进行了比较，该模型将聚合物视为理想颗粒。我们发现，驱动分层过渡所需的聚合物的数量是较大的相互作用的聚合物，气液界面张力较小。当系统被限制在两个平行的硬板之间时，我们发现毛细冷凝。与AOV模型相比，我们发现聚合物之间的排斥体积相互作用抑制了毛细凝聚。为了诱导毛细冷凝，与理想聚合物相比，需要更小的不饱和度和更小的板分离。
2007-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Correlation Potential of a Test Ion Near a Strongly Charged Plate
本文用解析法计算了$m:-n$稀电解质中靠近\emph{strongly}带电板的测试离子的关联势。我们这样做是通过计算静电格林函数的存在下，一个非线性的背景电位，后者已获得使用非线性泊松-玻尔兹曼理论。我们考虑的一般情况下，板和电解质的介电常数是不同的。从我们的分析中得出以下一般结果：（1）如果到平板$Δz$的距离远大于Gouy-Chapman长度，平板表面将有效地表现为无限带电表面，而平板的介电常数实际上不起作用。(2)如果$Δz$大于古伊-查普曼长度但小于德拜长度，则关联势可以用比源电荷大三倍的镜像电荷来解释。这种行为与离子的价态无关。(3)如果表面电荷密度无限大，格林函数在平板内部消失;因此静电势在那里是恒定的。在这方面，强带电板的行为类似于导体板。(4)如果$Δz$小于Gouy-Chapman长度，则由于界面处的介电不连续性，相关势由常规镜像电荷支配。(5)如果$Δz$大于德拜长度，则关联势的首阶行为将取决于电解质中离子的价态。此外，在\emph{asymmetric}电解质内，相关电位被筛选为\emph{singly}，即，它经历衰减宽度等于德拜长度的指数衰减。
2014-03-15 cond-mat.soft
Local Reorientation Dynamics of Semiflexible Polymers in the Melt
用分子动力学模拟研究了含半柔性模型聚合物的各向同性非晶熔体中链的局部切向矢量的再取向动力学。的重取向是强烈的影响，由本地链刚度和总链长。它发生两个不同的后续过程：一个短时间的非指数衰减和长时间的指数重定向所产生的中等大小的链段的松弛。这两个过程都取决于刚度和链长。链长对链动力学的强烈影响与其对熔体静态结构的微不足道的影响形成鲜明对比。局部结构仅表现出对刚度的小依赖性，并且与链长无关。计算的关联函数与双量子NMR实验的纠缠熔体的实验定性一致。一个平台中观察到的依赖节段的重取向的均方位移相应的链段。这一平台一方面证实了爬行动力学的存在。另一方面，它表明如何爬行图片必须适应，而不是完全灵活的链，半刚性链被认为是。
2000-05-25 cond-mat.soft
Photo-mechanical energy conversion using polymer brush dissociation
研究了一种利用聚合物和光解离将光连续地直接转化为机械能的装置。将拴在表面上的聚合物刷与其上方一小段距离处的平行板接触，该平行板包含结合聚合物和光可以发生光解离的反应位点。在适当的条件下，这些聚合物的集体效应是施加平行于板的力，将入射光转化为机械功。进行了数值计算，以了解这种效果，三维朗之万模拟，福克普朗克方程的解决方案，和一维蒙特卡罗模拟。Fokker Planck方程的理论分析被用来研究一个模型，在该模型中，未结合态发生平衡，并且在结合态中达到亚稳态平衡。它表明，每个周期的工作可以做得比热能大得多，但在需要一个大大降低的光解速率为代价。讨论了优化机械能转换的参数。
2013-01-03 cond-mat.soft q-bio.BM
A semiflexible polymer chain under geometrical restrictions: Only bulk behaviour and no surface adsorption
本文分析了在良溶剂条件下，线性半柔性均聚物链在两种几何约束下的二维构象行为。约束是阶梯形的不可穿透曲面。不可穿透的表面是二维空间中的线。无限长的聚合物链被限制在这两个（A和B）表面之间。当链与一个或两个约束有吸引力相互作用时，利用完全定向自回避行走的格模型计算了配分函数的精确表达式.已经发现，在所提出的模型下，链仅显示出批量行为。换句话说，由于对链的行走施加的限制，链不可能吸附。
2014-07-11 cond-mat.soft
What is the Entanglement Length in a Polymer Melt ?
我们目前的结果分子动力学模拟的非常长的模型聚合物链分析的各种实验相关技术。链段的运动被发现是在非常好的协议与repatation模型。我们还计算了平台模G_N。由G_N和链段均方位移预测纠缠长度N_e的误差约为2.2（2），表明G_N标准公式中的前因子有误差。我们表明，最近的中子自旋回波测量进行的链长太小，正确的测定N_e。
1999-06-15 cond-mat.soft
Scaling law of the disjoining pressure reveals two dimensional structure of polymeric fluids
本文首次提出了强约束聚合物流体分离压力的标度关系式，它直接给出了聚合物回转半径的标度指数nu。为了测试所提出的比例关系，我们进行了广泛的粒子为基础的，粗粒度的计算机模拟的聚合物限制在θ溶剂条件下，发现的值与严格的二维链的预期值，nu = 4/7，这指向我们的比例关系的基本正确性同意。提出了新的实验方法来检验这一标度律。这项工作开辟了寻找其他标度指数，可能揭示新的物理制度，它构成了一个有效的路线，以确定nu，因为标度指数可以得到一个单一的聚合度的链，通过简单地减少之间的距离限制板。
2015-03-09 cond-mat.soft
Anisotropy of shear relaxation in primitive chain network simulations for entangled polymers confined between flat walls
本文通过原始链网络模拟研究平板间受限缠结聚合物的各向异性剪切松弛，发现垂直分量加速源于几何受限的 Rouse 型约束释放动力学，提出了不同于非缠结体系的新机制。
2023-11-10 cond-mat.soft physics.chem-ph
The shape of a flexible polymer in a cylindrical pore
我们计算的平均端到端的距离（$R$）的自避免聚合物封装在一个无限长的圆柱半径$D$。自洽摄动理论用于计算$R$作为不可穿透硬墙和软墙的$D$的函数。在这两种情况下，$R$在大的和小的$D$的限制下服从预测的缩放行为。从三维行为（$D\to\infty$）到完全拉伸的一维情况（$D\to 0$）的交叉是非单调的。$R$的最小值在$D\sim 0.46 R_F$，其中$R_F$是$R$在$D \to \infty$的弗洛里半径。软壁的结果映射到具有较大圆柱半径的硬壁情况。
2005-04-01 cond-mat.soft
Effect of microstructure on polymer chain dynamics in polyethylene glycol solutions
用宏观尺度的振荡流变学和微观尺度的荧光探针扩散研究了聚乙二醇（PEG）水溶液的微观结构和相互作用对链段动力学的影响。光漂白后PEG溶液荧光恢复（FRAP）曲线具有随PEG浓度增加的不动分数，对于PEG体积分数（c）> 0.2，表明结构化。PEG溶液微尺度扩散系数遵循劳斯标度D {\ alpha} c^（-0.54），c < 0.8，类似于良好溶剂中的未缠结中性聚合物。在PEG基质中添加纳米粘土膨润土（B）使探针扩散减慢3-7倍，具有非均匀动力学。在PEG基质中加入羧甲基纤维素（CMC），探针扩散是均匀的，扩散时间的增加微不足道。PEG、PEG+B和PEG + CMC溶液的宏观尺度储存模量缩放为粘性流体样，随后是短的弹性平台。在弹性平台之外，缩放是浓度依赖性幂律，大于0.1<c<0.2 PEG溶液的0.5的Rouse缩放。我们确定了PEG分子间相互作用的时间尺度τ_b，使得当ω>τ_b^（-1）时，Rouse标度恢复。向PEG中加入CMC也可恢复Rouse结垢。此外，B给出的贡献，从聚合物基体和网络的B粒子，导致偏离纯劳斯行为。静态微观结构研究表明，随着PEG基质中粘土颗粒浓度的增加，粘土颗粒之间的耗尽相互作用导致了粘土颗粒的聚集，从而导致了储能模量与c的非单调浓度依赖关系。
2020-07-05 cond-mat.soft
Accuracy of the blob model for single flexible polymers inside nanoslits that are a few monomer sizes wide
de Gennes的blob模型在高分子物理的各种问题中得到了广泛的应用。当每个团状物内的单体数量足够大时，该模型在理论上是适用的。对于受限的柔性聚合物，这需要受限的几何形状比单体尺寸大得多。本文利用分子动力学模拟，研究了聚合物在单单体到多单体纳米狭缝中的相对极限。研究了聚合物在纳米缝内的伸展、板上的约束力以及约束聚合物的有效弹性常数。尽管斑点模型的理论局限性，模拟结果与斑点模型解释得很好。静态性能和动态弹性常数的聚合物观察的协议。给出了聚合物的动态弹性常数与小滴内单体数目无关的条件的理论描述。我们的结果的局限性的斑点模型的适用性，可以在纳米技术设备的设计是有用的。
2015-01-13 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
Giant Casimir non-equilibrium forces drive coil to globule transition in polymers
我们开发了一个理论来探讨非平衡波动引起的力的效果上的聚合物的大小限制在两个水平的导热板受到恒定的温度梯度，$\nabla T$。我们假设（a）溶剂是好的，（b）板之间的距离是大的，使得在没有热梯度的情况下，聚合物是线圈，其尺寸与单体的数量成比例，如$N^ν$和$ν\approx 0.6$。我们预测，以上的临界温度梯度，$\nabla T_c \sim N^{-\frac{5}{4}}$，有利的吸引单体-单体的相互作用，由于巨大的卡西米尔力（GCF）克服了链构象熵，导致在一个线圈球转变。长程GCF诱导的单体之间的相互作用，所产生的非平衡稳态的热波动，取决于流体的热力学性质。我们的预测可以验证使用光散射实验与聚合物，如聚苯乙烯或聚异戊二烯在有机溶剂（新戊烷），其中GCF是有吸引力的。
2017-10-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Aggregation of a macromolecule in a nano cube
我们将大分子模型化为无限长的高斯半柔性聚合物链，并利用立方晶格在纳米立方体中实现了该链的构象。一个修改后的版本的递归关系被用来计算巨正则配分函数的链调查不同的热动力学性质的纳米聚合物聚集体比相应的大分子的本体行为。我们的分析估计的大分子的结晶性质清楚地表明，纳米聚集体的聚合物链具有有趣的和独特的构象统计比其相应的散装状态，本报告中描述的方法可以很容易地扩展到调查的热力学的自避免聚合物链在纳米尺寸。
2020-10-20 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
A nano polymer aggregate on a substrate: A Theoretical study
我们考虑理想线性高分子链的晶格模型来模拟半柔性均聚物链的构象。假设聚合物链被限制在相当小的区域内，使得柔性链构象容易在纳米区域内聚合。已经使用分析计算描述了这种情况可能导致半柔性均聚物大分子的热力学的有趣且独特的理论发现，其中大分子被限制在纳米长度尺度中。我们还讨论了无限长理想高分子链的持续长度和由于纳米尺度限制而产生的弹性力的特性。
2020-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymer collapse and crystallization in bond fluctuation models
虽然单一长链聚合物在不良溶剂中的$Θ$ -塌缩通常是连续（三临界）相变，但也有例外，其中它被不连续结晶（液体$\leftrightarrow$固体）转变抢先。对于键涨落模型的一个版本（一个模型，其中单体被表示为$2\times 2\times 2$立方体，并且键的长度可以在2和$\sqrt{10}$之间），最近由F. Rampf { \it等人}长但{ \it有限}链存在明显的塌缩和结晶转变。但是当链长变为无穷大时，两个转变温度收敛到相同的$T^*$，即无限长的聚合物立即坍缩成固态。我们通过观察聚合物在Rampf中结晶来解释这一点{ \it et al.}模型为非平凡立方晶体结构（“A15”或“Cr $_3$ Si”Frank-Kasper结构），其具有许多简并基态，因此具有Bloch壁。如果控制聚合物的生长，使得只有一个基态被填充并且布洛赫壁被完全避免，则液-固转变是平滑的交叉，而根本没有任何急剧的转变。
2013-06-19 cond-mat.soft
Statistics of Semiflexible Polymer Chains and the Generalized Borel Transform
在本文中，我们提出了一种新的方法来离散版本的蠕虫状链模型（WCM）的半柔性聚合物。我们的解决方案的模型是基于一种新的计算技术，称为广义波莱尔变换（GBT），我们用它来研究半柔性聚合物链的统计力学。具体来说，我们近似地评估模型的特征函数。之后，我们使用GBT计算模型的聚合物传播子，并找到一个有效的表达与任何数量的段和半柔性参数值的聚合物。这个表达式准确地捕捉到了柔性和无限刚性聚合物的极限。在这两者之间，预测平滑和近似的交叉行为。我们的传播子的另一个性质是，它满足聚合物链的有限延伸性的条件。计算了单链结构因子。该特性是波矢量$k,$的递减函数，直到达到平台。我们的计算清楚地表明，结构因子随波矢的增加而减小得更快，当半柔性参数增加时。此外，当波矢足够大时，即使对于短的聚合物链，也存在结构因子遵循$k^{-θ}$形式的近似幂律的区域。对于柔性聚合物，$θ$等于2，对于刚性链，$θ$等于1。我们还将我们的结果与其他模型的预测进行了比较。
2003-08-13 cond-mat.soft
Dynamic coarse-graining of polymer systems using mobility functions
我们提出了一个动态粗粒化（CG）计划映射异构聚合物流体到非常CG模型在动态一致的方式。其思想是使用一个波矢相关的迁移率函数映射的目标函数从单链的动态结构因子，这是在微观参考系计算。在以前的工作中，我们已经表明，动态密度泛函计算基于此迁移率函数可以准确地再现聚合物熔体中的有序/无序动力学，因此它是一个合适的起点动态映射。为了使映射在一个范围内的相关波矢量，我们建议修改CG动态引入内部摩擦参数，减缓CG单体动态局部尺度上，而不影响系统的静力平衡结构。我们说明和讨论的方法使用的例子无限长的线性劳斯聚合物映射到超短CG链。我们表明，我们的方法可以用来构建动态一致的CG模型的均聚物与CG链长N=4，而共聚物，更长的CG链长是必要的
2021-03-07 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
An Irreversible Synthetic Route to an Ultra-Strong Two-Dimensional Polymer
在两个维度上共价延伸的聚合物作为将常规二维（2D）材料的机械强度和面内能量传导与它们的一维对应物的低密度、合成可加工性和有机组成相结合的手段，最近引起了关注。迄今为止的努力已经证明在不允许完全实现这些性质的形式中是成功的，例如在平坦界面处的聚合或单体在固定化晶格中的固定。一种常用的合成方法是引入微观可逆性，以键稳定性为代价，在广泛的误差校正后获得2D晶体。在本文中，我们展示了直接在溶液相中进行2D不可逆缩聚的合成路线，从而产生化学稳定且高度可加工的共价键合的2D聚合物片晶。进一步的制造提供了高度取向的自支撑膜，其分别在50.9 ± 15.0 GPa和0.976 ± 0.113 GPa下表现出优异的2D弹性模量和屈服强度。血小板排列证明了偏振光致发光中心在580和680 nm的不同偶极跃迁。这种新的合成路线为2D聚合物在从复合结构到分子筛膜的应用中提供了机会。
2021-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Synchronized molecular dynamics simulation via macroscopic heat and momentum transfer: an application to polymer lubrication
针对复杂流体的非等温流动行为，提出了基于宏观传热和动量传递的同步分子动力学模拟。在该方法中，分子动力学模拟被分配给小的流体单元以计算局部应力和温度，并且在一定的时间间隔内同步以满足宏观热和动量输运方程。该方法适用于由平行板之间的十个珠的短链组成的聚合物液体的润滑。采用无量纲参数，即，- Nahme-Griffith数，其由在充分改变粘度所需的特征温度下的粘性加热与热传导的比率定义。本模拟表明，强烈的剪切变稀和过渡行为的构象的聚合物链发生与快速升温时，Nahme-Griffith数超过1。研究结果还表明，由于高分子链构象与剪切流动下的热生成的耦合作用，在大剪切应力下，线性应力-光学关系发生了折返转变.
2014-07-16 cond-mat.soft
Single chain structure in thin polymer films: Corrections to Flory's and Silberberg's hypotheses
用键涨落模型的Monte Carlo模拟方法研究了聚合物熔体在两个无结构硬壁之间的构象性质。平行和垂直分量的链的延伸，键键相关函数和结构因子的计算和最近的理论方法试图超越弗洛里和Silberberg的假设进行比较。我们证明，对于厚度，$H$，小于排除体积筛选长度（斑点大小），$ξ$，平行于墙壁的链大小发散几何，$R^2/2N \approx b^2 + c \log(N)$与$c \sim 1/H$。相应的键-键相关函数像幂律一样减小，即$C(s) = d/s^ω$，其中$s$是键与$ω=1$之间的曲线距离。在增加膜厚度$H$时，我们发现--与Flory的假设相反--体积指数$ω=3/2$，更重要的是，{ \em减少} $d(H)$给出了在壁处反射的链段的{ \em增强}自相互作用的直接证据。从Kratky平台作为$H$的函数的系统偏差被发现的单链形状因子平行的墙壁与{ \em非单调}的行为理论预测的协议。Kratky平台中的这种结构可能会导致散射实验对链延伸的错误估计。对于大的$H$，偏差与波矢量$q$成线性关系，但非常弱。与此相反，对于薄膜，$H<ξ$，发现非常强的校正（虽然对数$q$），这表明我们的结果可能的实验验证。
2005-01-20 cond-mat.soft
Influence of weak reversible cross-linkers on entangled polymer melt dynamics
在本文中，我们研究了一个系统的纠缠链，承担可逆的交联在熔融状态。交联键均匀地拴在每条链的主链上。一个滑动链接型模型的系统，并解决了松弛模量。缠结和可逆交联剂的影响被建模为离散形式的约束，影响原始路径的运动。与非缔合缠结系统相比，模型计算表明，弹性模量具有更高的第一平台和延迟的终端松弛。这些效应归因于受束缚可逆连接体影响的缠结链的演变。当连接体存活时间$τ_s$大于缠结时间$τ_e$但小于Rouse时间$τ_R$时，求解该模型。
2017-12-11 cond-mat.soft
Rheological Study of Transient Networks with Junctions of Limited Multiplicity
从理论上研究了由遥爪聚合物组成的瞬态凝胶的粘弹性和热力学性质。我们扩展了经典理论的瞬态网络，使聚合物链之间的相关性，通过网络连接考虑在内。这种扩展使我们能够研究流变量（例如粘度和弹性模量）如何受到缔合平衡条件的影响，以及这些量如何与连接点的聚集数相关。我们提出了一个理论模型的瞬态网络与路口组成的可变数量的疏水基团的链端。弹性有效链定义为两端均与其它链上的端基缔合的链。结果表明，动态剪切模量的麦克斯韦模型，其特征在于由一个单一的弛豫时间和高频平台模量的经典理论，以及描述，但减少的动态剪切模量依赖于聚合物的浓度和温度通过减少的浓度c作为结合的缔合常数和端基的体积分数。当c较小时，平台模量和零剪切粘度随c的增加呈非线性增加，但当c较高时，它们与c成正比。弛豫时间也随着c的增加而增加，这是由于在小c处存在成对结。
2006-11-06 cond-mat.soft
Flow-driven Stretch Fluctuations Cause Anomalous Rate-Thinning In Elongating Associative Polymers
通过非平衡分子动力学模拟揭示缔合聚合物网络在拉伸流动中由链翻滚驱动的广泛拉伸涨落，解释了实验中反常的速率无关拉伸应力平台，表明其非线性粘弹性由分子响应的大幅涨落主导。
2025-04-09 cond-mat.soft
Transition from confined to bulk dynamics in symmetric star-linear polymer mixtures
我们报告的线性粘弹性的混合物，包括多臂星（作为模型软胶体）和长线性链均聚物在良好的溶剂。与早期的作品相比，我们研究了对称的混合物（尺寸比为1），并表明聚合物和胶体的反应可以解耦。所采用的实验方案涉及探测不同恒星环境中的线性链动力学。为此，我们研究了具有不同的星质量分数的混合物，这是保持恒定的，而线性链被添加和他们的纠缠平台模量（$G_p$）和终端弛豫时间（$τ_d$）作为其浓度的函数进行测量。两个不同的缩放制度，观察到$G_p$和$τ_d$：在低线性聚合物浓度，观察到一个弱的浓度依赖性，变得更弱的混合物中的恒星的分数增加到星玻璃状制度。另一方面，在较高的线性聚合物浓度，经典的纠缠聚合物缩放恢复。简单的缩放参数表明，两个制度之间的阈值交叉浓度对应的最大渗透星压缩和信号的过渡从局限到散装动力学。这些结果提供了所需的成分来完成软胶体-聚合物混合物的状态图，并在大的聚合物-胶体尺寸比研究其动力学。他们还提供了一种替代方法来探索胶体玻璃化转变和聚合物动力学方面的限制。最后，他们提供了一个新的途径来定制软复合材料的流变性。
2019-02-10 cond-mat.soft
The importance of stretching rate in achieving true stress relaxation in the elasto-capillary thinning of dilute solutions
本研究通过恒定速度拉伸实验和Oldroyd-B模型，揭示稀聚合物溶液弹性毛细变细中实现真正应力松弛所需的最小初始拉伸速率，并提出可拉伸性因子以定量比较材料。\n
2024-03-13 cond-mat.soft
Dynamics of semi-flexible polymer solutions in the highly entangled regime
我们提出的实验证据表明，由D. C. Morse [Phys. Rev. E { \bf 63}，031502，（2001）]提出的有效介质近似（EMA）提供了宏观平台模量$G^{0}\proptoρ^{4/3}L^{-1/3}_{p}$的正确标度律（其中$ρ$是每单位体积的轮廓长度，$L_{p}$是持久长度），在高度纠缠的浓度范围内。竞争的理论，包括自洽的二元碰撞近似（BCA），而不是预测$G^{0}\proptoρ^{7/5}L^{-1/5}_{p}$。我们已经测试了EMA和BCA缩放预测使用肌动蛋白丝（F-肌动蛋白）的解决方案，允许实验控制$L_p$独立于其他参数。被动视频粒子跟踪微流变学和动态光散射的组合产生的弹性模量$G$和$L_{p}$分别独立的测量。因此，我们可以区分这两个建议的法律，在以前的实验研究，重点是（歧视性较低）的浓度功能的$G$。
2008-10-17 cond-mat.soft
Polymer translocation into cavities: Effects of confinement geometry, crowding and bending rigidity on the free energy
采用蒙特卡罗模拟研究了聚合物在空腔中的迁移。将聚合物建模为长度高达N = 601个单体的硬球链，我们使用多重直方图方法来测量聚合物的构象自由能相对于易位单体的数量的变化。然后使用所得的自由能函数来获得聚合物的移位部分的限制自由能。我们的特点的限制自由能的柔性聚合物在腔体中具有恒定的横截面积A为各种腔体形状（圆柱形，矩形和三角形），以及锥形和锥形的锥形腔。自由能与腔体体积和易位聚合物子链长度的标度一般与简单标度参数的预测一致，标度指数的小偏差可能是由于有限尺寸效应。的限制自由能强烈地依赖于腔形状的各向异性，是一个最小的等距腔形状的长度/宽度比的单位。对于易位成无限长的锥体，缩放的自由能与锥角是一致的理论预测采用斑点模型。我们还研究了聚合物弯曲刚度对圆柱形空腔的移位自由能的影响。对于等距腔，所观察到的标度行为与理论预测部分一致。此外，易位到高度不等轴的圆柱形腔导致一个多阶段的折叠过程的刚性聚合物。最后，我们研究了腔体内拥挤剂的影响。我们发现，禁闭自由能随拥挤密度的增加而增加。在恒定的填充分数，这种效果的幅度减少与增加拥挤/单体尺寸比$\geq$ 1拥挤的大小。
2021-03-24 cond-mat.soft
Polymer segregation under confinement: Free energy calculations and segregation dynamics simulations
采用蒙特卡罗模拟研究了两种聚合物在圆柱形管中的约束行为。每个聚合物被建模为硬球链。我们测量的自由能的系统，F，作为聚合物，λ的质量中心之间的距离的函数，并检查上的自由能函数的变化的通道直径D和长度L，以及聚合物的长度N和弯曲刚度，κ的影响。对于无限长的圆柱体，F在λ =0时达到最大值，并随λ减小，直到聚合物不再接触。对于柔性链，聚合物沿着圆柱体重叠，以获得低λ，而在λ的某个临界值以上，它们被纵向压缩并且不重叠，同时仍然接触。我们发现自由能势垒高度Δ F/kBT ~ND^{-1.93+/-0.01}。此外，重叠自由能标度为F/k_BT=Nf（lambda/N;D），其中f是由D参数化的函数。对于有限长的沟道，在体积分数φ一定的情况下，自由能垒高度随约束纵横比L/D的增大而增大，在L/D一定的情况下，自由能垒高度随φ的增大而减小。增加聚合物弯曲刚度kappa单调地降低重叠自由能。对于强约束系统，F随λ线性变化，斜率为F '（λ）~-k_BT D^{-beta} P^{-alpha}，其中对于N=200的链，beta约为2，alpha约为0.37。这些指数值与使用简单模型预测的值略有偏差，可能是由于不足以满足定义Odijk机制的条件。最后，我们使用Monte Carlo动力学模拟研究聚合物分离动力学完全灵活的链，并观察分离率随熵力大小的降低而降低。聚合物在随后的分离过程中不会发生构象松弛…
2014-10-09 cond-mat.soft
Is there a Relationship between the Elongational Viscosity and the First Normal Stress Difference in Polymer Solutions?
我们研究了各种不同的聚合物溶液在剪切和拉伸流动。剪切流是在商用流变仪的锥板几何结构中产生的。我们使用毛细管断裂拉伸流变仪（CaBER）中的聚合物溶液形成的长丝的毛细管变薄作为拉伸流动。我们将在CaBER中测量的松弛时间和拉伸粘度与我们在流变仪中测量的第一法向应力差和松弛时间进行比较。所有这四个量取决于不同的流体参数-聚合物溶液的粘度、溶液内的聚合物浓度和聚合物的分子量-以及剪切速率（在剪切流测量中）。然而，我们发现，第一法向应力系数依赖于二次的CaBER弛豫时间。一个简单的模型来解释这种关系。
2009-09-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A Facile Approach to Prepare Self-Assembled, Nacre-Inspired Clay/Polymer Nano-Composites
自然界为人工复合材料的设计和制造提供了许多范例。受天然珍珠层中有序结构和生物聚合物之间关系的启发，我们提出了一种简单的策略，通过水蒸发自组装过程构建具有分级结构的大规模有机/无机珍珠层模拟物。通过氢键，我们使用天然丰富的纤维素将Laponite纳米粘土片晶彼此连接，从而形成具有当地砖和砂浆结构的薄而灵活的薄膜。虽然水溶液显示液晶纹理，干燥的膜显示出显着的杨氏模量（9.09 GPa），最大强度为298.02 MPa和韧性为16.63 MJm-3。在功能方面，我们报告了出色的玻璃般的透明度以及特殊的形状持久的火焰屏蔽。我们还表明，通过金属离子配位，我们可以进一步加强聚合物和纳米粘土之间的相互作用。这些离子处理的杂化膜表现出进一步增强的机械和热性能以及在水性环境中对溶胀和溶解的抗性。我们相信，我们简单的途径来制造这种多功能的聚合物/粘土纳米复合材料可以开辟途径，为廉价生产的环境友好，仿生材料在航空航天，可穿戴电气设备，人造肌肉和食品包装行业。
2018-08-12 cond-mat.soft
How Flow Changes Polymer Depletion in a Slit
建立了预测流体流动影响下聚合物动态衰竭效应的理论模型。将双流体模型和自洽场论相结合，建立了计算结果。本文考虑均匀流体流过含高分子链溶液的狭缝。两个平行且无限长的壁仅对溶剂是可渗透的，并且聚合物不吸附到这些壁上。在θ-溶剂条件下，对于弱流和窄缝，导出了描述稳态聚合物浓度分布的解析表达式。在这两个θ-和良好的溶剂，我们计算的浓度分布的时间演变为特征的各种流速的Peclet数。该模型揭示了消耗，溶剂条件，狭缝宽度，和相对强度的流体流动的相互作用。
2012-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tuning Synthetic Semiflexible Networks by Bending Stiffness
复杂的软物质的力学通常不能在柔性聚合物或刚性棒的经典物理框架中理解。其基本成分是半柔性聚合物，其有限的弯曲刚度（$κ$）会导致非平凡的机械响应。这种聚合物的天然模型是蛋白质肌动蛋白。然而，肌动蛋白网络的实验研究是有限的，因为持久长度（$l_{\text{p}} \propto κ$）不能调整。在这里，我们的实验特性这个参数的第一次在纠缠网络所形成的合成生产，结构可调的DNA纳米管。这种材料能够验证半柔性聚合物及其网络固有的特性，即，持久长度、不可扩展性、爬行和网格尺寸缩放。虽然弹性平台模量与浓度$G_0 \propto c^{7/5}$的缩放与以前的测量和建立的理论是一致的，新兴的持久性长度缩放$G_0 \propto l_{\text{p}}$反对占主导地位的理论预测。
2016-10-04 cond-mat.soft
Phase behavior and structure of model colloid-polymer mixtures confined between two parallel planar walls
利用Gibbs系综蒙特卡罗模拟和密度泛函理论研究了两平行板间非均匀胶体-聚合物混合物中的流体-流体分层相变，其中两平行板间的胶体间距为1 ~ 10个，涵盖了从准二维到类体行为的整个范围.我们使用Asakura-Oosawa-Vrij模型，其中胶体-胶体和胶体-聚合物相互作用是硬球，而聚合物之间的对电位消失。两种不同类型的限制被认为是由一对平行的墙壁，即通过两个硬墙或通过两个半渗透的墙壁排斥胶体，但允许聚合物自由渗透。对于硬（半渗透性）的墙壁，我们发现，毛细管双结转移到更高（更低）的聚合物逸度和更低（更高）的胶体逸度相比，散装双结，这意味着毛细管冷凝（蒸发）的胶体液相中的狭缝。一个宏观的治疗是由一个新的对称开尔文方程一般的二元混合物，基于在毛细共存和参考散装共存的状态点的化学势接近。毛细管双结点的结果与由Evans和Marini Bettolo Marconi [J. Chem. Phys. 86，7138（1987）]的经典版本的开尔文方程得到的结果比较好，并且即使在小的壁分离处，在远离流体-流体临界点时也是定量准确的。对于硬墙的密度分布的聚合物和胶体内的狭缝显示振荡由于所有状态点的包装效果。对于半透水的墙壁，无论是类似的结构或平面配置文件被发现，这取决于所考虑的状态点。
2006-03-28 cond-mat.soft
Mechanical Properties of End-crosslinked Entangled Polymer Networks using Sliplink Brownian Dynamics Simulations
用多链布朗动力学模拟研究了同时含有交联和滑移链（缠结）的聚合物网络的力学性质。我们在连接连续节点（交叉链接或滑动链接）的链段级别进行粗粒度处理，特别注意网络的高斯统计。节点的仿射位移不是强制的：它们的位移以及单体通过滑动链的滑动由力平衡控制。模拟结果的应力在单轴拉伸和全应力张量在简单的剪切，包括（非零）的第二法向应力差的单分散链与多达18个缠结之间的两个交联。考察了两种不同单体数（no = 50和no = 100）的子链（高斯链和有限伸长链）的两种不同力定律的情况。它示出的滑动和交联贡献的加和性假设持有足够长的链与两个或更多的纠缠，并且它可以被用来构建无限长链的网络的应变响应。一个重要的结果是，sliplink的贡献的小应变剪切模量是约的交联的贡献。
2006-02-20 cond-mat.soft
The effect of scatter of polymer chain length on strength
本文用自由连接平行链模型揭示链长统计分散会使短链先承受共价力断裂，从而显著降低聚合物网络强度，并给出强度与链节数分散的幂律关系。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Systematic Microcanonical Analyses of Polymer Adsorption Transitions
在详细的微正则分析的状态密度得到广泛的multicanonical Monte Carlo计算机模拟，我们调查的热性能的构象转变吸附聚合物的经验附近有吸引力的基板。对于短链和强表面吸引力，微正则熵原来是一个凸函数的能量在过渡区，表明表面熵效应是相关的。虽然已知是一个连续过渡的热力学极限的无限长链，非接枝有限长度的聚合物的吸附过渡，从而表现出一个明确的签名的一阶样的过渡，与共存相的吸附和解吸的构象。微正则熵凸性的另一个显著结果是，随着能量的增加，跃迁伴随着微正则温度的降低。由于这是一个典型的物理效应，它可能不会被忽略在有限系统中的合作宏观状态转换的分析。
2010-02-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Short-Time Elasticity of Polymer Melts: Tobolsky Conjecture and Heterogeneous Local Stiffness
一个扩展的分子动力学研究的短时间的“玻璃态”的弹性表现出的线性全柔性链的聚合物熔体以上的玻璃化转变。重点是无限频率的剪切模量$G_\infty$表现在皮秒的时间尺度和松弛的高原$G_p$达到在以后的时间和终止的结构松弛。与各单体第一邻体相互作用的局部刚度具有显著的分布，其平均值由$G_\infty$给出。特别地，每条链的末端单体的邻近区域比内部单体更软，使得$G_\infty$随着链长而增加。$G_p$不受链长的影响，并且主要由非键相互作用设定，因此对于聚合物熔体证实了Tobolsky对于玻璃态聚合物所提出的猜想。
2016-05-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Determining Microscopic Viscoelasticity in Flexible and Semiflexible Polymer Networks from Thermal Fluctuations
我们已经开发出一种新的技术来测量软材料，如聚合物溶液中的粘弹性，通过监测嵌入的探针粒子的热波动，在显微镜中使用激光干涉测量。干涉测量使我们能够获得波动珠从0.1 Hz到20 kHz的功率谱，并具有亚纳米的空间分辨率。使用线性响应理论，我们确定了频率依赖性损耗和存储剪切模量高达kHz的顺序上的频率。我们的技术措施的粘弹性响应的局部值，而不积极应变的系统，特别适合于软生物聚合物网络。我们研究了半柔性的F-肌动蛋白的解决方案，作为对照，灵活的聚丙烯酰胺（PAAm）凝胶，后者接近其凝胶化阈值。对于小颗粒，我们可以探测从宏观粘弹性到更复杂的微观动力学的转变。在宏观极限下，我们发现1和2 mg/ml肌动蛋白溶液在0.1 Hz时的剪切模量分别为G '= 0.11 +/- 0.03 Pa和0.17 +/- 0.07 Pa，接近弹性平台的开始，并且在更高频率下的标度行为与G（ω）一致，为ω ^（3/4）。对于聚丙烯酰胺，我们测量的平台模量分别为2.0，24，100和280帕的交联凝胶的2%，2.5%，3%和5%的浓度（重量/体积），在协议内的两个因素，从传统的流变学获得的值。我们还发现了G（ω）的标度为ω^（1/2）的证据，与柔性聚合物的劳斯模型的预测一致。
1997-09-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
