Exploring structure-property relationship on a nanoscale for tailoring films of amphiphilic polymer co-networks
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.（德累斯顿莱布尼茨高分子研究所）
研究通过AFM技术探索了两亲性聚合物共网络的结构-性质关系，揭示了网络组成和环境条件对薄膜机械性能的影响。
2026-01-08 cond-mat.soft
Equilibrium Statistics of Weakly Slip-Linked Gaussian Polymer Chains
计算了弱滑移连接高斯高分子链的自由能和压强。我们证明了滑移链系统的平衡态统计不同于没有滑移链约束的理想链系统。结果表明，与理想体系相比，滑移链体系的压力降低，这意味着滑移链自发地形成聚集的团簇状紧凑结构。这些定性与以前的理论分析或多链模拟一致。我们还表明，链之间的排斥势，这已被唯象地利用在模拟中，可以取消人为的压力下降。
2011-04-15 cond-mat.soft
Electronic Properties of Vinylene-Linked Heterocyclic Conducting Polymers: Predictive Design and Rational Guidance from DFT Calculations
采用密度泛函理论研究了一系列乙烯基杂环导电聚合物的能带结构和电子性质。为了准确地计算电子带隙，我们利用具有完全周期性边界条件的混合泛函来理解化学官能化对这些材料的电子结构的影响。预测性第一性原理计算的使用加上简单的化学参数突出了芳香性在获得低带隙聚合物中所起的关键作用。相反的一些方法，错误地试图通过增加聚合物骨架的芳香性来降低带隙，我们表明，芳香族（或醌）本身并不确保低的带隙。相反，使母体聚合物的基态朝向势能面上的芳族\leftrightarrow醌型能级交叉不稳定的迭代方法是降低这些共轭体系中的带隙的更有效的方式。我们的研究结果突出了使用合理的化学直觉指导下的预测计算设计低带隙聚合物的光伏材料。
2011-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Predicting failure locations in model end-linked polymer networks
结合粗粒化分子动力学模拟与网络分析，证明局部拓扑缺陷少、GEBC值高且沿变形轴取向的聚合物链更易断裂，为网络材料逆向设计提供依据。
2023-09-24 cond-mat.soft
Time is length in self-similar logarithmic aging of physically cross-linked semiflexible polymer networks
本研究通过分子动力学模拟发现物理交联半柔性聚合物网络存在自相似老化，其网格尺寸对数增长，该长度尺度定义内部时钟，控制结构、能量与动力学，为软物质老化提供新视角。
2025-10-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Randomly cross-linked polymer models
聚合物模型用于描述染色质，染色质可以通过结合分子在不同的空间尺度上折叠。通过折叠，染色质产生各种大小的环。我们在这里提出了一个随机交联（RCL）聚合物模型，其中单体对随机连接。我们得到的渐近公式的稳态方差，相遇概率，回转半径，瞬时位移和平均首次相遇时间之间的任何两个单体。分析结果证实了布朗模拟。最后，本研究结果可以用来提取最小数目的交联染色质区域从{构象捕获}数据。
2017-05-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Microphase separation in cross-linked polymer blends: Efficient replica RPA post-processing of simulation data for homopolymer networks
我们使用复制理论和大规模分子动力学模拟相结合的随机交联（共）聚合物共混物的行为。特别是，我们推导出类似的淬火无序系统的随机相位近似，并显示如何所需的关联函数可以有效地计算。通过对均聚物网络的模拟数据进行后处理，我们能够描述非均质系统中的中子散射测量，而无需诉诸微观细节和其他非物理假设。我们得到的结构函数数据，说明了预期的微相分离，并包含系统特定的信息，我们的网络的内在长度尺度。
2008-05-29 cond-mat.soft
Bridging Heterogeneity Dictates the Microstructure and Yielding Response of Polymer-Linked Emulsions
本研究利用遥爪三嵌段共聚物SEOS构建聚合物连接乳液，揭示桥接异质性对乳液微观结构与屈服响应的调控机制，为设计高性能复杂流体和软材料提供新思路。
2023-05-03 cond-mat.soft
A coarse-grained model for the elastic properties of cross linked short carbon nanotube/polymer composites
短纤维增强聚合物复合材料由于其独特的低成本、相对容易的加工和与其母体聚合物相比优异的机械性能的组合而获得了广泛的工业和工程应用。在这项研究中，粗粒（CG）模型的交联碳纳米管（CNT）增强聚合物基复合材料的发展。CG模型的一个特征是能够捕捉聚合物链、纳米管和聚合物基质之间的相互作用。讨论了复合材料的弹性性能与交联剂的摩尔分数、纳米管增强体的质量分数及其分布的关系。模拟结果表明，使用亚甲基交联的碳纳米管的fictionalization是一个关键因素对显着增加的弹性性能的随机分布的短碳纳米管增强聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）矩阵。CG模型在预测碳纳米管增强聚合物复合材料的弹性性能的适用性也通过单向短纤维的细观力学模型的验证过程进行评估。
2017-04-05 cond-mat.soft physics.comp-ph
Cross-linked pair of polymer chains under strong tension
Kyungpook National University（庆北国立大学）
研究了两种交联聚合物系统在强拉伸 regime 中的弹性响应，分析了自由连接链和蠕虫状链的力-伸长关系，以及交联端点的纵向和横向不匹配，发现交联不影响张力弹性但显著抑制横向波动。
2025-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structure and transport properties of poly(ethylene oxide) based cross-linked polymer electrolytes -- A Molecular Dynamics Simulations study
我们提出了一个广泛的分子动力学（MD）模拟研究的聚（环氧乙烷）（PEO）为基础的密集交联聚合物，专注于结构性能以及在锂盐的存在下的系统动力学。出于对具有短PEO链的网络的实验发现的动机，我们采用LiTFSI（双（三氟甲磺酰基）酰亚胺锂）和LiDFOB（二氟硼酸锂）的组合。最近，已经表明这种多盐体系优于经典的单盐体系（Shaji等人，储能材料，2022，44，263）。为了分析微观情况，我们采用最初为非交联聚合物电解质或共混物开发的分析模型（Maitra等人，物理学评论快报，2007，98，227802和Diddens等人，J.电化学索科，2017，164，E3225-E3231）。排除非常短的PEO链，局部动力学相比，线性PEO只是略有限制，并不显着依赖于网络结构。锂离子在PEO链之间的转移和沿着聚合物主链的运动可以通过所采用的盐来控制。
2022-08-29 cond-mat.soft physics.chem-ph
Entropic phase separation of linked beads
我们从理论上研究了由遥爪聚合物连接的微乳液液滴的瞬态网络的模型系统，并解释了最近的实验结果。尽管液滴或聚合物链之间没有任何特定的相互作用，我们预测，随着每滴聚合物的数量增加，系统经历一阶相分离成一个致密的，高度连接的相，与稀释液滴平衡，由聚合物环装饰。相变是纯熵的，并且由液滴的平移熵和它们之间的聚合物连接的构型熵之间的相互作用驱动。由于它是由熵效应主导的，系统的相分离机制是非常强大的，不依赖于网络的具体物理实现。所讨论的模型也适用于其他聚合物连接的颗粒聚集体，例如与短DNA接头连接的纳米颗粒。
2004-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Random networks of cross-linked directed polymers
我们探讨了随机永久交联的效果，对系统的定向聚合物限制在两个平面之间，其端点自由滑动。我们把交联看作是淬火无序，用半微观复型场论研究了该体系的结构和弹性。在增加交联密度时，我们得到了一个连续的凝胶化转变信号的出现，一个有限的面内本地化长度。结果表明，定位长度的分布取决于定向聚合物沿优选方向的高度。凝胶化转变还产生有限的面内剪切模量，我们计算了该剪切模量并证明其是通用的，即，与聚合物和交联的能量和长度尺度无关。使用一个对称的论点，我们表明，可以忽略不计的程度沿定向聚合物的优选轴的交联不引起任何重整化的未交联系统的倾斜模量。
2010-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Off-lattice Monte Carlo Simulation of Supramolecular Polymer Architectures
我们引入了一个有效的，可扩展的蒙特卡罗算法来模拟自由连接和离散蠕虫状链的交联体系结构。键的运动是基于离散的tracket结构，其影响构象的变化，完全保持固定长度的限制，所有的债券。该算法再现已知的端到端的距离分布简单，易于分析的交联刚性和自由连接的聚合物的系统，并用于确定有效的持久性长度的短束的半柔性蠕虫状链，相互交联。它揭示了一个可能的调节机制在捆绑网络：有效的持久性束控制的连接密度。
2010-12-24 cond-mat.soft
Force-extension relation of cross-linked anisotropic polymer networks
具有取向有序性的交联聚合物网络构成了广泛类别的软材料并且与生物系统（例如，F-肌动蛋白束）。我们分析研究了平行排列的，强拉伸的半柔性聚合物与随机交联的非线性力的延伸关系。在强拉伸极限下，交叉连接的影响是纯熵的，与链的弯曲刚度无关。交联增强了束的不同拉伸刚度。对于硬交联，交联对力-延伸关系的贡献与力成反比。它对交联密度的依赖性，接近凝胶化转变，与剪切模量的依赖性相同。定性行为是由两个链与一个单一的交叉链接在中间的玩具模型。
2012-05-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.bio-ph
Poroelasticity of bottlebrush and linear polymer networks
本文通过孔弹性弛豫压痕实验对比线性与瓶刷状聚合物网络，揭示网络结构对渗透率标度行为的影响，并发现二者渗透率可由干剪切模量统一描述。
2025-08-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Brownian motion of flexibly-linked colloidal rings
与线性聚合物相比，环状聚合物具有独特的性质，这是由于它们的拓扑封闭结构没有起点或终点。由于分子量的多分散性和不期望的副产物如链的存在，对分子环聚合物的实验测量具有挑战性。在这里，我们研究了环状聚合物的实验模型系统，该系统由$n$ =4的柔性连接的微米级胶体环组成。8个部分。我们表征这些灵活的胶体环的构象，并发现它们是自由连接的空间限制。我们测量它们的扩散行为，并将其与流体动力学模拟进行比较。有趣的是，与胶体链相比，柔性胶体环具有更大的平移和旋转扩散系数。与链相反，它们的内部变形模式显示出对于$n\lesssim 8$的较慢的波动和对于较高的$n$值的饱和。我们表明，来自环结构的限制，导致这种减少的灵活性小$n$，并推断预期的缩放的灵活性作为环的大小的函数。我们的发现可能对合成和生物环状聚合物的行为以及松软胶体材料的动力学模式产生影响。
2022-09-27 cond-mat.soft
Distinct regimes of elastic response and deformation modes of cross-linked cytoskeletal and semiflexible polymer networks
半柔性聚合物如丝状肌动蛋白在细胞的机械行为中起着至关重要的作用，但交联的F-actin网络的基本性质仍然知之甚少。为了解决这个问题，我们已经进行了数值研究的线性响应的均匀和各向同性的二维网络在零温度下施加应变。弹性模量被发现消失的刚性逾渗阈值的网络密度。对于更高的密度，观察到两个制度：一个在其中的变形主要是仿射和长丝拉伸和压缩;和第二个弯曲模式占主导地位。我们确定了一个无量纲的标量，是材料长度尺度的组合，指定了一个给定的网络属于哪个政权。一个缩放参数，提出了近似同意这个交叉变量。通过直接的几何测量，我们也证实了应变下的亲和力程度与不同的弹性制度。我们讨论了我们的研究结果的影响，并建议可能的方向，为今后的调查。
2003-10-07 cond-mat.soft
Structure and phase behavior of polymer-linked colloidal gels
低密度的“平衡”凝胶由胶体颗粒的分散的、动力学停滞的网络组成，并且对老化有弹性，可以通过限制在胶体之间形成的有效键的数量来制造。化合价受限的片状颗粒长期以来一直作为此类材料的一个原型实例，但平衡凝胶也可以通过合成上更简单且可扩展的策略来实现，该策略引入二级连接体，例如小的双配位分子，以介导胶体之间的键。在这里，我们考虑的情况下，ditopic连接分子是低分子量的聚合物和演示使用模型胶体-聚合物混合物如何宏观性能，如相行为以及凝胶的微观结构可以通过聚合物的分子量和浓度来设计。平衡凝胶形成的低密度窗口有利地使用较长的连接体扩展，同时必然增加所有胶体之间的间距。然而，我们表明，具有不同尺寸的连接体的共混物，使更广泛的变化，在微观结构为一个给定的目标相行为。我们的计算研究提出了一个强大的和可调的策略，实验实现平衡胶体凝胶。
2019-07-10 cond-mat.soft
Transient Binding and Dissipation in Semi-flexible Polymer Networks
虽然聚合物溶液缺乏机械稳定性，但只有瞬时交联的网络才能满足结构稳定性和最大能量耗散的竞争要求。在这里，我们表明，瞬态交联带来局部应力松弛和能量耗散在中间弹性为主的频率制度。我们量化的半柔性聚合物网络的机械响应，通过实验调整的瞬时交联剂分子的解离速率和理论上重现测得的频率响应的模型，是预测微观解约束事件。
2008-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Is directed percolation in colloid-polymer mixtures linked to dynamic arrest?
利用计算机模拟，我们研究了动态逮捕的胶体聚合物混合物的示意性模型相结合的短程吸引力与长程排斥。被捕集凝胶是由于强吸引力而结合的胶体颗粒的稀刚性网络。在没有排斥的情况下，凝胶通过阻滞相分离在旋节线处形成。在足够高密度的各态历经悬浮液中，胶体团簇形成临时网络，渗透空间。最近，[国家通讯社。7，11817（2016）]，有人提出，这些网络向定向渗流的转变与动态停滞的开始相吻合，从而将结构与动态联系起来。在这里，我们评估各种屏蔽长度的基础气液双结点和渗滤过渡。我们发现，定向渗流移动的连续渗流线，以更大的密度，但即使超出这条线的悬浮液仍然遍历。只有当接近旋节时，才发生动力性停搏。因此，竞争排斥并不改变非平衡凝胶化的定性方案，尽管新兴的疏水网络的结构显示出一些差异。
2018-06-25 cond-mat.soft
Dynamics of end-linked star polymer structures
在这项工作中，我们专注于动力学的大分子网络所形成的末端连接相同的聚合物星。由此产生的大分子网络可以被看作是由连接分支点（恒星的核心）的间隔物组成的。在广义高斯模型的框架下，我们成功地分析了这种网络的特征值谱。作为应用程序，我们专注于几个拓扑结构，如定期网络和树枝状聚合物，此外，我们的结果进行比较，发现定期超支化结构。在这样做时，我们还考虑芯的珠粒不同于间隔物的珠粒的情况。我们使用的分析过程涉及到一个精确的实空间重整化，它允许将星形网络与一个（更简单）的网络联系起来，在这个网络中，每个星形网络都被简化为它的核心。结果表明，星形聚合物结构的本征值谱由两部分组成：一部分由相应重整化结构的弛豫谱的多项式方程组成，而第二部分涉及间隔链本身的运动。最后，我们举例说明的情况下，共聚树枝状聚合物，计算它们的光谱，并从他们的存储和损耗模量。
2005-05-04 cond-mat.soft
Coarse-graining to create minimalist models for dynamic, end-linked star-polymer networks
McKetta Department of Chemical Engineering, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校麦凯塔化学工程系）；Department of Chemical Engineering, Auburn University（奥本大学化学工程系）；Department of Chemical Engineering and Biointerfaces Institute, University of Michigan（密歇根大学生物界面研究所化学工程系）；McKetta Department of Engineering, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校麦凯塔工程学院）
本文利用相对熵粗粒化方法，基于精细模拟数据构建了动态端交联星形聚合物的5珠最小模型，并探讨了粗粒化精度与状态点选择及计算效率间的权衡。
2026-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Geometric Predictors of Knotted and Linked Arcs
受某些蛋白质如何“感觉”DNA分子中的结和缠结的启发，在这里，我们问是否存在可以用作通用聚合物的底层拓扑结构的读出的局部几何特征。我们进行分子模拟的打结和连接semiflexbile聚合物和研究四个几何措施来预测拓扑缠结：局部曲率，局部密度，局部一维扭动和非局部三维扭动。我们发现，当地的曲率是一个贫穷的预测纠缠。与此相反，最大局部密度或扭曲的片段与最短的打结和连接弧的时间相关性高达90%。我们发现，这种准确性是保存在不同的结类型，也根据显着的球形限制，这是已知的离域基本交叉打结聚合物。我们进一步发现，非局部三维扭曲是最好的几何读出结的位置。最后，我们讨论了如何这些几何特征可用于计算分析在通用聚合物熔体和凝胶的纠缠。
2022-06-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ferrogels cross-linked by magnetic particles: Field-driven deformation and elasticity studied using computer simulations
铁凝胶，即磁性颗粒浸入其中的溶胀聚合物网络，可以被认为是“机敏材料“，因为它们的形状和弹性可以由外部磁场控制。利用分子动力学模拟，在粗粒水平上，我们研究了铁凝胶中的磁性粒子作为交联剂的聚合物网络。在均匀的外部磁场中，磁矩的取向与聚合物之间通过共价键的直接耦合引起凝胶的变形，而与颗粒间偶极-偶极相互作用无关。在本文中，我们报告这种变形，凝胶的弹性模量和它的磁响应的定量测量。我们的研究结果表明，这些属性显着依赖于聚合物网络的拓扑结构。
2015-06-01 cond-mat.soft physics.chem-ph
A Physics-informed Assembly of Feed-Forward Neural Network Engines to Predict Inelasticity in Cross-Linked Polymers
在固体力学中，数据驱动方法被广泛认为是一种新的范式，可以克服本构模型的经典问题，如极限假设，复杂性和对训练数据的高度依赖。然而，由于数据空间的高维性、缺失数据的显著大小和有限的收敛性，在材料建模中实现机器学习方法一直是适度的。这项工作提出了一个框架，雇用概念从聚合物科学，统计物理学和连续介质力学提供超约束机器学习技术的降阶，以克服许多现有的困难。使用顺序降阶，我们简化了三维应力应变张量映射问题到有限数量的超约束一维映射问题。接下来，我们引入了一个多个复制神经网络代理的集合，将这些映射问题系统地分类为几个类别，所有这些类别都是一些不同代理类型的复制。通过捕获所有的加载模式，通过一组简化的分散的实验数据，提出的混合组装的代理提供了新一代的机器学习方法，简单地优于大多数本构关系的训练数据量，训练速度和精度，即使在复杂的加载情况。此外，它避免了传统的基于AI的模型的低可解释性。
2020-11-20 cond-mat.soft
Hydrolytic degradation of ROMP thermosetting materials catalysed by bio-derived acids and enzyme: from network to linear materials
本文报道了第一个由来自解纤维素热裂菌的生物衍生酸和角质酶（Thc_Cut1）催化的可降解ROMP热固性材料的实例。ROMP热固性材料是基于仅在交联部分中含有缩醛酯基团的异戊二烯二甲酰亚胺。使用生物衍生的乙酸和柠檬酸对不溶性交联材料进行酸催化水解，并使用Thc_Cut 1进行酶促降解，使材料完全溶于二氯甲烷。酸催化水解后的材料进行的1H NMR和流变学分析显示出与线性聚合物类似物不可区分的特征。这些分析证实了降解后交联部分的裂解，主链保持完整。酸催化水解后的聚合物材料的玻璃化转变温度与线性聚合物类似物所观察到的相同。TGA显示交联聚合物热稳定至150 °C，超过该温度显示由于缩醛酯键的热裂解而导致的重量损失。
2016-06-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Cross-linked polymers in strain: Structure and anisotropic stress
分子动力学模拟使人们能够将材料受到应变时微观结构的演变与各向异性应力相关联。由于在交联聚合物中的恒定应变率载荷引起的各向异性应力主要取决于均方键长和均方键角。由于链堆积和空间分布而排除的体积相互作用也对应力响应有影响。键长沿链的分布是不均匀的。相反，链末端的键长较大，并且从两端朝向链的中间均匀地减小。该效应是由于交联剂的存在。与线性聚合物一样，在高密度值下，均方键长的变化主导回转半径和端到端长度的变化。也就是说，键变形在尺寸和形状的变化上占主导地位。均方键长的大变化反映在应力响应的跳跃中。短链聚合物的行为或多或少类似于刚性分子。温度对响应有特殊的影响，即使键长随温度增加，应力响应随温度升高而降低。这是由于排除体积效应的主导作用，其导致在较高温度下的较低应力。在低应变速率下，观察到从$ε=0.2$到$ε=0.5$的粘结拉伸中的一些松弛。在高应变速率下，链的内部变形超过其解卷，导致应力水平上升。
2011-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-similar chain conformations in polymer gels
我们使用分子动力学模拟来研究无规末端交联聚合物网络在良溶剂条件下的溶胀。当平均链长N_s超过熔体缠结长度N_e时，平衡溶胀度在Q_eq = N_e**（3/5）处达到饱和。在溶胀状态下的网络链的内部结构的特征在于由一个新的指数nu=0.72。我们的发现与de Gennes的c*-定理相矛盾，该定理预言Q_eq与N_s**（4/5）成正比，nu=0.588。我们提出了一个简单的弗洛里参数的自相似结构的相互贯穿的网络链，这产生了nu=7/10，否则恢复经典的弗洛里-勒纳理论。特别地，如果N_e用作有效链长，则Q_eq = N_e**（3/5）。
1999-09-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Orientational order and glassy states in networks of semiflexible polymers
受交联细胞骨架生物聚合物网络结构的启发，我们研究了随机交联半柔性聚合物二维网络中的取向有序相。我们考虑永久的交联，规定了一个有限的角度，并把它们作为淬火无序在一个半微观副本场论。从未交联的聚合物和小聚合物簇（溶胶）的流体开始并增加交联密度，发生连续的凝胶化转变。在所得凝胶中，半柔性链要么显示长程取向顺序，要么冻结在随机方向上，这取决于交叉角的值，交联浓度和聚合物的刚度。交叉角$θ\sim 2π/M$导致长程$M$ -折叠取向顺序，例如，对于$θ=60^{\circ}$或$90^{\circ}$，分别为“六元”或“四元”。过渡是不连续的，临界交联密度取决于聚合物的弯曲刚度和交联几何形状：刚度越高，$M$越低，交联的临界数量越低。在溶胶和长程有序状态之间，我们总是观察到一种凝胶，它是一种统计各向同性的非晶态固体（SIAS），参与聚合物具有随机的位置和随机的取向定位。
2011-03-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Structural features and nonlinear rheology of self-assembled networks of cross-linked semiflexible polymers
本文模拟交联半柔性丝条自组装形成的三维网络，揭示交联剂可获得性如何影响网络连通性及其线性弹性与非线性应变硬化行为。
2023-09-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
A new strategy to microscopic modelling of topological entanglement in polymers based on field theory
在这项工作中，提出了一种新的策略，以建立分析和微观模型的波动聚合物环的拓扑约束。用于固定这些约束的拓扑不变量属于广泛的一类所谓的数值拓扑不变量。对于每个不变量，它是可能的，以获得一个场论，描述了统计行为的打结和连接的聚合物环以下一个简单的算法。处理不限于系统的配分函数，但它也允许表达一般可观的场论振幅的期望值。我们的策略说明作为例子的高斯链接数和拓扑不变量属于一类的不变量，由于梅西。这里开发的新方法的一致性检查通过复制以前的两个连接的聚合物环的场理论模型。在通过场论之后，施加在聚合物的波动路径上的原始拓扑约束变成了对介导单体之间拓扑起源的相互作用的拓扑场的构型的约束。这些约束涉及到其他学科感兴趣的交叉螺旋度等数量，例如在太阳磁场建模中。由于聚合物系统中拓扑纠缠问题的复杂性，一般观测量的真空期望值的计算仍然具有挑战性，我们成功地将两个连接聚合物环的高斯连接数的矩的计算减少到自由场论的振幅的计算。
2019-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-th
Vegetable oil hybrid films cross-linked at the air-water interface: formation kinetics and physical characterization
植物油基杂化膜的开发得益于一种新的无溶剂和无加热的方法，在空气-水界面使用甲硅烷基化蓖麻油通过溶胶-凝胶反应交联。为了了解混合膜形成的机制，反应动力学进行了详细研究，通过使用补充技术：流变学，热重分析，和红外光谱。最终薄膜的机械性能进行了研究，纳米压痕，而它们的结构进行了研究，使用广角X射线散射，电子衍射和原子力显微镜的组合。我们发现，固体和透明的薄膜形成在24小时内，通过改变二氧化硅前体蓖麻油的比例，其机械性能是可调的，在MPa范围内约20倍。除此之外，还探索了使用不同催化剂的交联反应的可能优化，最后，对成纤维细胞进行了细胞毒性试验，证明没有膜毒性。这项工作的结果为直接合成具有可调机械性能的蓖麻油膜铺平了道路：在空气-水界面交联的混合膜结合了一种简单而廉价的铺展协议，其热历史的特征针对未来可能的微/纳米药物负载进行了优化，因此代表了替代非环境友好型石油基材料的优秀候选者。
2018-11-16 cond-mat.soft
Deformation propagation in responsive polymer network films
我们研究了交联聚合物网络膜中的弹性形变，其由亚微米颗粒与粘性表面的结合触发，模仿病毒病原体与刺激响应性聚合物材料（例如水凝胶）的薄膜的相互作用。从广泛的Langevin动力学模拟，我们量化了网络变形传播的距离，这取决于网络的弹性参数和颗粒的粘附强度。我们研究了网络的集体面积收缩的动力学，并获得了相关的特征衰变长度的一些简单的关系。详细的分析阐明了网络的弹性能量如何在拉伸和压缩模式之间分配，以响应颗粒结合。我们还研究了聚合物网络膜中的一对粘性颗粒的排斥或吸引相互作用的力-距离曲线作为颗粒-颗粒分离的函数。这种计算研究的结果提供了新的洞察集体现象的软聚合物网络膜，并可能，特别是，被应用于应用程序的可视化检测病原体，如病毒通过宏观响应的交联水凝胶的薄膜。
2014-03-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Self-dual solutions of a field theory model of two linked rings
University of Szczecin（谢查青大学）
研究两个相连环模型与非相对论任意子统计力学的联系，探讨自对偶贡献对维持系统拓扑性质的作用，发现能量景观复杂且存在多个能量最小点。
2023-11-05 cond-mat.soft hep-th
Identifying non-affine softening modes in glassy polymer networks: A pathway to chemical design
使用分子模拟和理论，我们开发了一个明确的映射的贡献的分子松弛模式在玻璃热固性材料的剪切模量，其中的松弛通过改变侧基的极性调谐。具体地说，在域，链段，单体和原子水平的运动是从分子动力学快照，并直接与粘弹性通过一个框架的基础上的晶格动力学的非晶态固体。这种独特的方法提供了直接洞察化学基团在应激反应中的作用，包括力学过程中松弛的时间尺度和空间范围。研究了具有不同浓度极性侧基的两种热固性网络，二环戊二烯（DCPD）和5-异戊烯-2-甲醇（NBOH）。机器学习方法被发现是有效的量化大规模的相关运动，而更多的本地化学弛豫很容易识别直接检查。该方法具有广泛的适用性，能够快速预测任何玻璃的频率依赖性模量。
2019-10-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Topological Linking Drives Anomalous Thickening of Ring Polymers In Weak Extensional Flows
分子动力学模拟证实了最近的拉伸流动实验表明，环状聚合物熔体表现出强烈的拉伸速率增稠的粘度在韦森伯格数$Wi<<1$。增厚与少数与$Wi$一起生长的环的极端伸长相一致。一些环的大的易感性扩展是由于流动驱动的拓扑链接，连接多个环到超分子链的形成。链路在较低的$Wi$下以较长的延迟自发形成，并且被流拉紧和稳定。一旦连接起来，这些复合物体就会受到比单个环更大的拖曳力，从而驱动它们强烈的伸长。流动产生的链接环的分数取决于非单调$Wi$，增加到最大值时$Wi\sim1$之前迅速下降时，应变速率接近最小的环回路$\sim 1/τ_e$的松弛速率。
2019-10-31 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Sliding friction between an elastomer network and a grafted polymer layer: the role of cooperative effects
研究了低滑动速度下聚合物链末端接枝的平面固体表面与交联弹性体之间的摩擦。接枝链在滑动弹性体中的渗透作用早期被认为是一种与速度弱相关的拔出力。最近的实验表明，在高接枝密度下接枝链之间的相互作用通过接枝链改变摩擦力。我们在这里开发了一个简单的模型，考虑到这些相互作用，并给出了一个极限接枝密度，超过该密度，摩擦不再随着接枝密度增加，与实验数据吻合良好
2004-10-14 cond-mat.soft
Entropic phase separation in polymer--vitrimer melts
DICMaPI, Università degli Studî di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；BSMA, IMCN, Université catholique de Louvain（天主教鲁汶大学）；MSE, University of Crete（克里特大学）；School of Mathematics, University of Leeds（利兹大学）
本文研究了聚合物-玻璃化剂熔体在无能量相互作用下的相分离现象，通过分子动力学模拟验证了自由能模型的准确性，并发现相图与解离系统相似，相分离起始点与玻璃化剂链的功能位数成反比。
2026-09-22 cond-mat.soft
Submicrometric Films of Surface-Attached Polymer Network with Temperature-Responsive Properties
研究了表面附着的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）网络膜的温度响应特性。合成包括交联和接枝预形成的烯反应性聚合物链通过硫醇-烯点击化学。表面附着和交联的聚合物膜的形成具有良好控制的优点，而无需任何无氧气氛或添加引发剂的注意。具有相同交联密度的PNIPAM水凝胶膜在从纳米到微米的宽范围厚度上合成。利用椭圆偏振术、中子反射率和原子力显微镜作为互补的表面探测技术，研究了膨胀-塌陷转变随温度的变化。观察到所有亚微米PNIPAM水凝胶膜的急剧和高幅度的温度诱导的相变。对于高于LCST的温度，表面附着的PNIPAM水凝胶类似地塌陷，但没有完全排出水。对于低于LCST的温度，PNIPAM水凝胶的溶胀取决于膜厚度。它示出的溶胀是强烈的表面附着的影响下$\sim$ 150 nm的双金属膜。对于大于150 nm（至微米）的较厚膜，具有相同交联密度的表面附着聚合物网络同样溶胀。水凝胶膜在垂直于基底的方向上的密度分布与自由表面的平面内形貌相面对。其结果是，自由界面宽度远大于水凝胶膜的粗糙度，这表明在自由表面的侧链。
2016-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Interdigitation between surface-anchored polymer chains and an elastomer : consequences for adhesion promotion
我们研究了交联弹性体与聚合物链末端接枝的平坦固体表面之间的粘附。为了理解这样的系统的粘合剂特征，必须研究接枝层与网络的交错的起源，以及当弹性体从固体表面脱离时从弹性体中提取的末端接枝链。我们将在这里解决的第一个方面，我们开发了一个部分交错模型，让我们分析预测临界表面接枝密度$σ^{*} \simeq P^{1/10}N^{-{3/5}}$，超过该层不再与弹性体交错。然后，我们将这一结果与最近的附着力测量。
2004-06-21 cond-mat.soft
Origin of spatial organization of DNA-polymer in bacterial chromosomes
大长度尺度的体内DNA组织（$\sim 100nm$）是高度争论的，聚合物模型已被证明有助于理解DNA组织的原理。在这里，我们表明，$<2$ %交联在特定点的环状聚合物可以导致一个独特的空间组织的聚合物。从细菌DNA的接触图中提取特定的交联单体对。我们能够预测的结构2 DNA使用蒙特卡罗模拟的珠弹簧聚合物与交联在这些特殊的位置。在链上随机位置的交联模拟表明，聚合物的组织性质与前一种情况不同。
2017-07-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Distinct stick-slip modes in adhesive polymer interfaces
粘滑现象是一种常见的摩擦不稳定现象，在自然界和工程系统中普遍存在。在粘合剂聚合物界面的情况下，这种现象通常仅与Schwarzamach波相关，Schwarzamach波由于其低传播速度而被称为慢波。我们使用耦合力测量和高速\emph{in situ}成像来研究模型聚合物界面的动力学，以探索与其他慢波现象相关的粘滑现象的发生。本文描述了两种新的波--滑移脉冲和分离脉冲，它们都不同于Schwarzamach波.滑移脉冲是一个尖锐的应力波阵面，其传播方向与Serryamach波相同，而分离脉冲涉及局部界面分离，并沿相反方向传播。这些粘滑模式之间的转换很容易通过改变滑动速度或法向载荷来实现。阐明了这三种波的性质及其与粘滑的关系。我们还证明了影响波传播的重要作用的粘附。
2017-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Molecular Weight Dependent Structure and Polymer Density of the Exopolysaccharide Levan
果聚糖是一种细菌同多糖，由β-2，6连接的β-D-果糖单体组成。由于其结构特性和健康促进作用，果聚糖是食品，化妆品和制药工业的一种有前途的功能成分。据报道，果聚糖的性质与其分子量有关。为了更好地理解其分子量如何决定其在水溶液中的聚合物构象，使用动态和静态光散射和粘度计在宽分子量范围内分析了由食品级乙酸细菌Gluconucleotialbidus TMW 2.1191产生的果聚糖。低分子量的果聚糖具有紧密的无规卷曲结构。随着分子量的增加，结构转变为致密的非排水球。球体的密度随着分子量的增加而继续增加。这导致了马克-霍温克-樱田图中的负指数。对于生物聚合物，第一次可以显示出分子密度随着分子量的增加而增加，如由负的Mark-Houwink-Sakurada指数所确定的。我们的研究结果揭示了高分子量果聚糖的独特性质，并表明需要进一步系统地研究果聚糖的结构-功能关系，以使其在食品，化妆品和药物应用中有针对性地使用。
2019-09-18 cond-mat.soft q-bio.BM
Nonlinear Statistical Mechanics Drives Intrinsic Electrostriction and Volumetric Torque in Polymer Networks
统计力学是理解聚合物电弹性的重要工具，因为聚合物的弹性主要是由于熵。然而，一个常见的方法，统计力学的聚合物链，高斯链近似，错过了关键的物理。通过考虑问题的非线性，我们显示了一个强耦合的聚合物链的变形和其介电响应，即它的净偶极子。当具有这种耦合的链在弹性体网络中交联并且施加电场时，场打破弹性体的弹性性质的对称性，并且与静电转矩和不可压缩性结合，导致固有电致伸缩。相反，变形可以破坏介电响应的对称性，导致体积扭矩（即，每单位体积的力偶应力或扭矩）和不对称致动。这两种现象对设计高效的软致动器和软电活性材料具有重要意义;特别是体积扭矩机制的存在，可用于开发更高自由度的致动器并实现仿生运动。
2021-04-27 cond-mat.soft
The Role of Architecture in the Elastic Response of Semiflexible Polymer and Fiber Networks
我们研究了热波动刚性聚合物交联网络的弹性。与纯机械的对应物相比，这些热网络具有质的不同的弹性响应。通过考虑单一聚合物弹性的熵起源，网络获得了对多分散性和结构随机性的强烈敏感性，这在无热模型中是完全不存在的。在广泛的数值研究中，我们系统地改变了网络的结构，并确定了大量的现象，清楚地表明了新兴的宏观模量对潜在的介观网络结构的强烈依赖。特别是，我们强调的重要性，在很大程度上控制网络的弹性响应的聚合物全长，令人惊讶的是，即使在参数区域，它没有明确进入宏观模量。我们提供了理论的缩放参数，所观察到的宏观弹性的微观和介观尺度上的物理机制。
2007-01-18 cond-mat.soft
Networks of helix-forming polymers
生物分子可以在附近的残基之间形成氢键，导致螺旋二级结构。相关的构型熵的减少导致这种效应的温度依赖性：“螺旋线圈过渡”。由于螺旋的形成意味着聚合物尺寸的急剧缩短，因此外部施加的端到端距离R影响聚合物的平衡螺旋分数，并且所得的力-延伸曲线显示出异常的平台区。在这篇文章中，我们调查的交联网络的这种helicogenic分子的行为，特别是，专注于耦合的（平均）螺旋内容存在于网络中的外部施加的应变。我们表明，在适当的条件下，伸长和压缩都可以导致螺旋结构域的增加。
2002-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modeling semiflexible polymer networks
在这里，我们提供了半柔性聚合物及其网络的理论方法的概述。这种半柔性聚合物具有大的弯曲刚度，可以与链的熵倾向竞争，以卷曲成无规卷曲。半柔性聚合物及其组装体在生物学中的重要性激发了许多研究。事实上，半柔性聚合物的交联网络形成组织和活细胞的主要结构组分。这种生物聚合物的重构网络已经成为一类新的生物软物质系统，具有显着的材料特性，这刺激了许多理论的发展，在这里讨论。从单个半柔性聚合物的力学和动力学出发，我们回顾了半柔性束、纠缠解和无序交联网络的物理。最后，我们讨论了边缘稳定的纤维网络，表现出类似于其他边缘系统，如堵塞的软物质的临界行为的最新进展。
2016-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Linear rheology of reversibly cross-linked biopolymer networks
我们提出了一个简单的模型，可逆的交联，绑定和unbinding到/从网络的半柔性聚合物。通过布朗动力学模拟计算得到的网络的频率依赖于所施加的剪切响应。它被证明是相当复杂的链接器的时间尺度与网络的激励竞争。如果连接体的寿命是最长的时间尺度，就像大多数生物网络中的情况一样，那么损耗模量会出现明显的低频峰。储能模量显示出从其平台值的相应衰减，对于不可逆交联剂，其一直延伸到静态极限。这种额外的松弛机制可以通过可逆和不可逆连接基的相对重量来控制。
2018-08-16 cond-mat.soft
Analysis of Shear-Thickening in Physical Gel. A Stochastic Theory for Polymer Networks
通过引入物理交联网络（物理凝胶）动力学模型，导出了稳态剪切粘度的计算公式，并成功地分析了Jenkins，Sileibi和El-Aasser在HEUR水溶液中观察到的剪切增稠行为。我们考虑到环链的影响，在交界处脱离他们的一端从交界处的剪切速率增加，由于与其他链的碰撞。这一过程产生了链的数量的微弱和广泛的增加，其两端粘到单独的连接点（活性链），导致剪切粘度的微弱增加。研究还表明，活性链所承受的非线性力导致稳态剪切粘度的强烈和急剧的增强。
2002-12-04 cond-mat.soft
Dynamical Networking of Polymer Networks with Dedicated Cross-linker Particles
本文扩展聚合物动态网络化场论框架纳入专用交联剂粒子，推导有效势计算相关物理量，结合分子动力学模拟验证了交联对聚合物动力学性质的影响，为研究复杂交联网络提供基础。
2025-11-17 cond-mat.soft
Effects of linking topology on the shear response of connected ring polymers: Catenanes and bonded rings flow differently
通过模拟稳态剪切下机械互锁与化学键合的环状聚合物对，发现二者分别呈现滑移翻滚和梯度翻滚两种不同运动模式，揭示了拓扑结构对连接聚合物流体动力学行为的关键影响。
2023-12-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Brittle fracture of polymer transient networks
我们研究了可逆的双瞬态网络的断裂，由缠结的表面活性剂蠕虫状胶束的水悬浮液可逆地连接由不同数量的遥爪聚合物。我们提供了一个状态图，描绘了没有颈缩的细丝的制度，其中没有骨折或分手已被观察到的断裂制度。我们发现，纤维断裂时，拉伸速率大于网络的最慢弛豫时间的倒数。我们定量地表明，耗散过程是不相关的，在我们的实验条件下，根据网络中的节点的密度，断裂发生在线性粘弹性制度或非线性制度。此外，裂纹张开轮廓的分析表明，偏离抛物线形状接近裂纹尖端的弱连接网络。我们证明了从抛物线形状的偏差和非线性粘弹性的量的幅度之间的直接相关性。
2017-11-15 cond-mat.soft
Nonaffine rubber elasticity for stiff polymer networks
我们提出了一个理论的弹性交联刚性聚合物网络。刚性聚合物与柔性聚合物不同，是高度各向异性的弹性物体。与机械梁类似，刚性聚合物在弯曲时容易变形，而它们在拉伸力（“拉伸”）方面更硬。与以前的方法不同，网络弹性来自拉伸模式，我们的理论正确地解释了软弯曲响应。一个自洽的有效介质的方法是用来计算宏观弹性模量从微观表征的变形场的“软盘模式”-低能量弯曲激发，保持高度的非亲和性。表征出现的非亲和性的长度尺度由"纤维长度“$l_f$给出，定义为聚合物保持直的尺度。计算的剪切模量的标度特性与最近在二维模型网络中获得的模拟结果非常一致。此外，我们的理论可以应用于合理化散装流变学数据重构肌动蛋白网络。
2007-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
