Multiscale Simulation of History Dependent Flow in Polymer Melt
我们已经开发了一种新的多尺度模拟技术，调查历史相关的纠缠聚合物熔体的流动行为，使用平滑粒子流体动力学模拟与微观模拟器，占纠缠聚合物的动态作用于每个流体元素。将多尺度模拟技术应用于二维周期系统中聚合物熔体绕圆形障碍物的缠绕流动。研究发现，缠结聚合物熔体的应变率历史依赖的应力影响其流动行为，应力的记忆性导致非线性行为，即使在${\rm Wi} \le 1$的区域。还研究了纠缠态$<Z>$的空间分布。在障碍物周围观察到稍低的纠缠区域，并发现在下游区域加宽。
2011-03-09 cond-mat.soft
Effects of a nanoscopic filler on the structure and dynamics of a simulated polymer melt and the relationship to ultra-thin films
我们进行分子动力学模拟的理想化的聚合物熔体周围的纳米级填料颗粒，以探测局部熔体结构和动力学上的填料的影响。我们表明，熔体的玻璃化转变温度$T_g$可以转移到更高或更低的温度，通过适当地调整聚合物和填料之间的相互作用。接近填料表面的聚合物动力学的逐渐变化导致玻璃化转变的变化。我们还发现，虽然聚合物的体结构变化不大，靠近表面的聚合物往往是细长和扁平的，独立的类型的相互作用，我们研究。因此，动力学出现强烈的相互作用的影响，而熔体结构只改变了填料的存在所施加的几何约束。我们的研究结果表明，超薄聚合物薄膜（厚度$\lesssim 100$纳米），这表明超薄膜和填充聚合物系统可能会被理解在相同的上下文中获得的那些强烈的相似性。
2000-07-28 cond-mat.soft
Lattice model of linear telechelic polymer melts. II. Influence of chain stiffness on basic thermodynamic properties
本文应用本文发展的半柔性线型遥爪熔体的晶格集团理论（LCT），研究了链刚度对线型遥爪聚合物熔体平均自组装程度和基本热力学性质的影响。我们的计算意味着，链刚度促进自组装的线性遥爪聚合物熔体组装冷却时，聚合物体积分数$ϕ$或温度$T$是高的，但反对自组装时，$ϕ$和$T$都足够低。这使我们能够确定在$ϕ$ - $T$平面中的边界线，该边界线将链刚度对自组装的定性不同影响的两个区域分开。在经典的Flory-Huggins型理论中，自组装的焓和熵通常被看作是可调参数，但在本文中，它们强烈地依赖于链的刚性。此外，说明性计算的线性遥爪聚合物熔体的熵密度的依赖性链刚度表明，包括半柔性内的LCT的重要性，当探索的性质的线性遥爪聚合物熔体的模型中的玻璃形成。
2015-06-26 cond-mat.soft
Static and dynamic scaling behavior of a polymer melt model with triple-well bending potential
我们进行分子动力学模拟聚合物熔体的粗颗粒聚乙烯醇模型，结晶后缓慢冷却。为了建立其高温液体状态的性能作为参考点，我们详细描述了平衡的聚合物熔体的结构特征，其链长$5\le N \le 1000$在略高于其结晶温度的温度。我们发现，足够长的聚合物与$N >50$的构象基本上服从弗洛里的理想假设。链长对链端间距和回转半径的依赖性符合理想链的标度预测和链端间距的概率分布，形状因子与理想链的形状因子也符合得很好.链内相关性揭示了自我相互作用不完全筛选的证据。然而，观察到的偏差很小。我们的研究结果排除了任何预排序或中间相结构的形成，提出了在熔体中的聚合物结晶的前体。此外，我们详细描述了原始路径的长纠缠聚合物熔体，我们检查的Rouse和爬行理论的均方位移的单体和聚合物的质量质心的标度预测。
2018-07-13 cond-mat.soft
Segregated structure of ring polymer melts near the surface: Molecular dynamics simulation study
我们使用分子动力学模拟研究了限制在薄膜中的环状聚合物熔体的结构特性，并与线性对应物进行了比较。在表面附近的环和线性聚合物的局部结构排序是彼此相似的，因为表面-单体排除体积相互作用的长度尺度小于环的理想斑点的大小。在一个长的长度尺度，而Silberberg假设可以用来提供一个物理起源的限制线性聚合物的结果，它不再适用于一个环聚合物的情况。我们还提出了不同的结构性能的环状和线性聚合物在熔体中，包括聚合物的大小，吸附量，和聚合物的配位数。我们的观察表明，一个封闭的环在熔体中采用高度分离的构象，由于拓扑排除体积排斥，这可能提供一个新的视角来理解生物过程的本质，如真核细胞核中染色体的领土分离。
2015-10-20 cond-mat.soft
Characteristic time and length scales in melts of Kremer-Grest bead-spring polymers with wormlike bending stiffness
Kremer-Grest（KG）模型是研究一般聚合物性质的标准。在这里，对于不同的链刚度，我们平衡了KG熔体达到和超过每条链的$200$缠结。我们提出的方法估计修正不可压缩性的影响，估计的纠缠长度校正链刚度，估计珠摩擦和库恩时间考虑到纠缠的影响。这些是实现具有不同刚度的KG聚合物模型的理论、实验和模拟之间定量、准确且无参数比较的关键参数。我们证明了这一点的均方单体位移在中度到高度纠缠的熔体以及剪切松弛模量为unentangled熔体，这被发现是在良好的协议与聚合物动力学的标准理论的预测。
2019-12-11 cond-mat.soft
Multiscale approach to equilibrating model polymer melts
我们提出了一个有效的和简单的多尺度方法平衡Kremer Grest模型的聚合物熔体的刚度变化。在我们的方法中，我们逐步平衡熔体结构以上的管规模，管内，最后在单体规模。我们利用设计为在每个尺度上计算有效的模型。通过蒙特卡罗模拟退火的晶格聚合物模型的熔体结构中的密度波动以上的管规模最小化。随后的熔体结构低于管规模的平衡，通过劳斯动力学的力帽Kremer-Grest模型，允许链部分相互渗透。最后引入Kremer-Grest力场来冻结拓扑状态并强制正确的单体堆积。我们生成了用于不同链刚度的$10.000$珠的$500$链的$15$熔体以及具有$15.000$单体的$1.000$链的许多熔体。为了验证平衡过程，我们研究了单体，介观和宏观尺度下的体积，集体和单链观测量的时间演化。将本方法扩展到更长的、支化的或多分散的链和/或更大的系统尺寸是直接的。
2016-06-02 cond-mat.soft
Bond disorder, frustration and polymorphism in the spontaneous crystallization of a polymer melt
用分子动力学方法模拟了高分子熔体的等温、等压自发结晶过程。阻挫是通过键长和非键势最小值的位置设定的两个不相称的长度尺度引入的。显着的多态性与相当大的键无序，扭曲的局部包装和全球单体的安排进行观察。以下方面的分析：i）表征整体和局部顺序的取向序参量和ii）单体的次近邻的角分布得出多晶型物以扭曲的Bcc样晶格排列的结论。
2018-11-16 cond-mat.soft
Elongational viscosity of weakly entangled polymer melt via coarse-grained molecular dynamics simulation
采用粗粒分子动力学模拟研究了弱缠结线型聚合物熔体的拉伸流动。本文推广了Nicholson和Rutledge（D. A. Nicholson和G. C. Rutledge，J. Chem. Phys.，145，244903（2016））用于应用于Langevin动力学。我们成功地观察到的拉伸粘度的弱缠结线性聚合物熔体从平衡态的稳态使用扩展的UEF方法，而传统的矩形平行六面体形状的拉伸流动的技术已经失败了超过20年。
2018-09-05 cond-mat.soft
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
Computer simulations of melts of ring polymers with non-conserved topology: A dynamic Monte Carlo lattice model
我们提出了一个动态的Monte Carlo算法的FCC晶格上的聚合物链的计算机模拟，明确考虑到克服拓扑约束的可能性，通过控制附近的聚合物链可能会通过彼此交叉的速率。通过将该方法应用于系统的相互作用的环聚合物在熔融条件下，我们表征其结构和动力学的测量，特别是，在松弛过程中形成的结和链接的量。在比较标准的熔体的未打结和未连接的环，我们的模拟表明，链交叉的机制是负责流化的熔体提供的时间尺度的过程是快于链的内部松弛，在最近的实验中采用的解决方案的DNA环的II型拓扑异构酶的存在下。在相反的情况下，缓慢的速度，熔体被证明是变得更慢，这个预测可以很容易地验证实验。
2021-07-27 cond-mat.soft
Ring polymers in melts and solutions: scaling and crossover
我们提出了一个简单的平均场论来描述环状高分子熔体的结构.通过结合拓扑体积分数的概念和经典的范德华流体理论，我们考虑了稠密系统中拓扑起源的许多体效应。我们预测，虽然紧凑的统计与Flory指数$ν=1/3$实现了非常长的链，大多数实际情况下落入交叉制度的表观指数$ν= 2/5$，在此期间，该系统朝着拓扑密集包装的限制。
2011-04-06 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
Self-Consistent-Field Study of Adsorption and Desorption Kinetics of Polyethylene Melts on Graphite and Comparison with Atomistic Simulations
基于自洽场论和动态修正的过渡态理论，提出了一种估算末端约束链（如交联或缠结）从聚合物熔体到固体基质上的吸附和脱附速率的方法。这种方法在聚乙烯/石墨系统上进行了测试，其中整个方法通过原子详细的分子模拟进行参数化。对于短链熔体，这仍然可以解决分子动力学模拟与合理的计算资源，自洽场的方法给出了预测的吸附和解吸速率常数是令人满意的接近分子动力学估计。
2015-02-20 cond-mat.soft
Hierarchical modeling of polystyrene melts: From soft blobs to atomistic resolution
我们证明，分层的backmapping策略，将通用的斑点为基础的模型可以平衡熔体的高分子量聚合物，描述与化学特定的，原子，模型。这些策略背后的中心思想是首先用大的软滴（球）链来表示聚合物，并在介观尺度上有效地平衡熔体。然后，逐步重新插入更详细模型的自由度。当到达原子描述时，过程终止。重新插入在计算上是可行的，因为细粒熔体必须仅局部地重新平衡。为了开发该方法，我们选择具有足够复杂性的聚合物。我们考虑聚苯乙烯（PS），其特征在于立体化学和庞大的侧基。我们的backmapping策略桥梁介观和原子尺度，将一个斑点为基础的，适度CG，和联合原子模型的PS。我们证明，通用的斑点为基础的模型可以参数化重现一个特定的聚合物的介观性质-这里PS。适度CG模型捕获立体化学。为了执行反向映射，我们改进和调整了几个细粒度技术。我们证明了平衡的backmapped PS熔体比较其结构和构象的性能与参考数据从较小的系统，平衡效率较低的方法。
2018-08-09 cond-mat.soft
Morphology and dynamics of dense nanometric precursor lms of polymer melts
该研究发现氧化硅片上聚合物熔体固着液滴周围自发形成的纳米级前驱体薄膜，稳态厚度为自由聚合物回转半径的两倍且不受多种因素影响，现有理论无法解释，通过结合两类摩擦可建模其铺展动力学。
2023-07-20 cond-mat.soft
Lattice cluster theory for polymer melts with specific interactions
尽管长期公认的事实，即化学结构和特定的相互作用极大地影响聚合物系统的热力学性质，预测的分子理论，使系统地解决化学结构和特定的相互作用的作用一直缓慢发展，即使是聚合物熔体。虽然晶格团簇理论（LCT）为理解各种分子因素（如单体结构）对聚合物熔体和共混物的热力学性质的影响提供了强有力的工具，但迄今为止LCT的应用仅限于使用最简单的聚合物模型，其中一种物质的单体内的所有联合原子基团与共同的单体平均范德华能相互作用。因此，可压缩聚合物熔体的描述涉及单个范德华能。作为发展更现实的描述，以帮助分析实验数据和新材料的设计的第一步，LCT在这里扩展到治疗模型的聚合物熔体中的骨干和侧基有不同的相互作用强度，所以三个能量参数，即，骨干骨干，侧基，侧基，和骨干侧基相互作用能。由于这种扩展的代数复杂性很大，我们保留了最大的简单性，在这类模型进一步专门化这一初步研究模型的聚合物熔体包括链与聚（$n$ - $α$ -烯烃）的结构，只有在侧链上的端段可能有不同的，具体的范德华相互作用能与其他联合原子组。新模型的LCT亥姆霍兹自由能的解析表达式。说明性的计算表明，在何种程度上可以通过特定的相互作用控制的聚合物熔体的热力学性质。
2014-07-12 cond-mat.soft
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
Kremer-Grest models for commodity polymer melts: Linking theory, experiment and simulation at the Kuhn scale
Kremer-Grest（KG）聚合物模型是用于在分子动力学模拟中研究一般聚合物性质的标准模型。它的流行归功于它的简单性和计算效率，而不是它能够代表特定的聚合物物种和条件。在这里，我们表明，通过调整链刚度，它是可能的KG模型来模拟真实的聚合物熔体。特别是，我们为各种商品聚合物提供从KG到SI单位的映射关系。实验和KG熔体之间的联系是在库恩尺度下进行的，即在从化学特定的小尺度到普遍的大尺度行为的交叉处。我们希望库恩尺度映射KG模型忠实地代表普遍的属性占主导地位的大规模的构象统计和动态的柔性聚合物。特别是，我们观察到我们的KG模型的纠缠模量和实验模量的目标聚合物之间非常好的协议。
2019-12-11 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
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
Molecular Dynamics Simulation Study of Nonconcatenated Ring Polymers in a Melt: I. Statics
采用分子动力学模拟研究了非级联环状聚合物熔体的结构性质，并与线性聚合物熔体进行了比较。最长的环由N=1600个单体/链组成，这对应于可比较的线性聚合物的大约57个缠结长度。对于环，发现回转半径的平方与N的4/5次方成比例，对于中间状态，与N的2/3次方成比例，对于较大的环，表明整体构象为褶皱的小球。然而，几乎所有的环珠是“表面珠”与其他环珠相互作用，结果也与以下论文（DOI：10.1063/1.3587138）中进行的原始路径分析一致。详细的环和线性聚合物以及它们的包装的内部构象特性进行了分析，并与目前的理论模型。
2011-04-29 cond-mat.soft
Spatial organization of slit-confined melts of ring polymers with non-conserved topology: A lattice Monte Carlo study
本文通过晶格蒙特卡洛模拟研究狭缝约束下环状聚合物熔体的空间组织，发现约束增大链尺寸和打结倾向、减少环间连接，可调控网络力学性能，并表明缠结仅源于成对环-环连接。
2023-07-04 cond-mat.soft
Molecular Dynamics Simulation Study of Nonconcatenated Ring Polymers in a Melt: II. Dynamics
采用分子动力学模拟研究了非级联环状聚合物熔体的动力学性质，并与线性聚合物熔体进行了比较。最长的环由N=1600个单体/链组成，这对应于可比较的线性聚合物的大约57个缠结长度。环熔体被发现比它们的线性对应物扩散得更快，两种结构的自扩散系数都约为N的-2.4次方。环的质量中心的均方位移遵循次扩散行为的时间和距离超出均方回转半径，既不兼容的劳斯也不爬行模型。环松弛应力比线性聚合物快得多，并且发现零剪切粘度变化为约N的1.4次方，这比线性链的N的3.4次方弱得多，当与观察到的均方位移相比时，不匹配任何公知的聚合物动力学模型。这些发现进行了讨论，鉴于在前面的文件（DOI：10.1063/1.3587137）中提出的环的构象特性。
2011-04-29 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
Low-entangled UHMWPE melt: analytical model and computer simulations
在这项工作中，我们开发了一个理论模型来描述聚合的非常长的大分子与同时沉淀。作为我们模型的参考系，我们考虑UHMWPE聚合过程，通过均相催化和分子量高于$10^6$单体。我们推导出系统中的纠缠长度的时间依赖性，并评估聚合速率和引发剂的分数如何影响这种依赖性。我们发现，引发剂的分数的减少导致增加的平均缠结长度在完全聚合后的熔体中。计算机模拟结果的支持，并在原则上可以适用于广泛的聚合材料，结晶和无定形。
2020-01-15 cond-mat.soft
Flow-History-Dependent Behavior in Entangled Polymer Melt Flow with Multiscale Simulation
聚合物熔体表现出与流动历史相关的行为。为了清楚地表明这种行为，我们研究了缠绕的聚合物熔体围绕两个圆柱体的流动行为，这两个圆柱体沿着二维周期系统中的流动方向串联放置。在该系统中，下游侧的圆柱体周围的聚合物状态与上游侧的另一圆柱体周围的聚合物状态不同，因为前者具有在上游侧的圆柱体周围通过时经历的应变的记忆，而后者没有记忆。因此，两个圆柱体周围的剪应力分布是不同的。此外，我们还发现，当所施加的外力一定时，平均流速随两圆柱之间距离的增加而减小。虽然这种行为与牛顿流体的行为一致，但流动历史相关的行为增强了流动阻力的降低。
2011-10-05 cond-mat.soft
Monte Carlo Simulation of Dense Polymer Melts Using Event Chain Algorithms
我们提出了一个有效的蒙特卡罗算法的密集的硬球聚合物熔体使用集群移动，称为事件链，它允许一个拒绝免费治疗的排除量的非晶格模拟。事件链还允许在聚合物熔体中有效制备初始构型。我们并行化的事件链蒙特卡罗算法，以进一步提高模拟速度，并建议额外的本地拓扑变化的动作（“交换”的动作），以加速平衡。通过与其他Monte Carlo和分子动力学模拟的比较，我们验证了事件链算法再现了熔体中聚合物链的正确平衡行为。通过比较聚合物内扩散的时间尺度，我们表明，事件链蒙特卡罗算法可以实现模拟速度相比，优化的分子动力学模拟。事件链蒙特卡罗算法在短时间尺度上表现出劳斯动力学。在没有交换的情况下，我们发现爬行动力学的中间时间尺度长链。
2015-07-23 cond-mat.soft
Proton spin dynamics in polymer melts: new perspectives for experimental investigations of polymer dynamics
近年来，聚合物熔体中质子自旋动力学的研究取得了重大进展。通常，质子自旋动力学由质子自旋的分子内和分子间磁偶极-偶极贡献决定。几十年来，人们假设主要贡献是属于同一聚合物链段的质子的分子内磁偶极-偶极相互作用的结果。看来这一假设与现实相去甚远。分子内和分子间贡献的相对权重是时间依赖性的，并且对聚合物链动力学的细节敏感。结果表明，对于各向同性模型的聚合物动力学的分子间磁偶极-偶极相互作用的影响增加更快的演化时间（即降低频率）比相应的分子内对应的影响。另一方面，一个倒置的情况下预测的管爬行模型：在这里的分子内磁偶极-偶极相互作用的影响随时间的增加比分子间相互作用的贡献更快。利用同位素稀释技术可以在实验上分离出聚合物熔体质子弛豫过程中的分子间贡献，这为质子NMR研究聚合物动力学的实验研究开辟了新的视角。
2014-05-25 cond-mat.soft
Relating Chain Conformations to Extensional Stress In Entangled Polymer Melts
非线性拉伸流动在聚合物加工中很常见，但在理论上仍然具有挑战性，因为链的剧烈拉伸使缠结网络远离平衡变形。在这里，我们提出了粗粒度的模拟的拉伸流动在缠结聚合物熔体的Rouse-Weissenberg数$Wi_R=0.06$ - $52$和Hencky应变$ε\geq6$。模拟再现了拉伸粘度随时间、速率和分子量的实验趋势。分子结构的研究表明，随着$Wi_R$的增加，限制管的伸长和变薄。在平衡纠缠长度处，应力的增加与链熵的减小在数量上是一致的。粘度的分子量依赖性趋势与从牛顿极限到高速率极限的交叉有关，该交叉随链长不同地缩放。
2018-06-25 cond-mat.soft
Chain End Mobilities in Polymer Melts - A Computational Study
Rouse模型可以看作是描述短链聚合物在熔融条件下动力学的标准模型。在这方面的贡献，我们明确检查这个模型的基本假设之一，即所有单体的均匀摩擦系数，MD模拟数据的基础上的聚（环氧乙烷）（PEO）熔体。这个问题直接产生于这样一个事实，即在一个真正的聚合物熔体中，末端单体平均比中心单体具有更多的分子间邻居，人们会认为正是这些细节影响摩擦系数的精确值。的迁移率是由我们最近开发的统计方法，它提供了详细的见解，当地的聚合物动力学。此外，它产生互补的信息，从均方位移（MSD）或劳斯模式分析。事实证明，均匀流动性的劳斯假设是履行一个很好的近似PEO熔体。然而，一个更详细的分析表明，潜在的微观动力学是高度影响不同的贡献内和分子间排斥体积相互作用，这不能考虑到修改后的摩擦系数。较小的偏差只发生在较大的时间尺度上的终端单体，这可以归因于存在两种不同的逃逸机制，从他们的第一个协调领域。当仅用MSD研究动力学时，这些影响仍然难以捉摸。
2014-10-13 cond-mat.soft
Rheology of Ring Polymer Melts: From Linear Contaminants to Ring/Linear Blends
环状聚合物仍然是我们目前对聚合物动力学的理解的一个主要挑战。由于样品纯度和分散性的不确定性，实验结果很难解释。使用平衡和非平衡分子动力学模拟，我们已经系统地研究了结构，动力学和流变学的完全控制的环/线性聚合物共混物与链的长度和灵活性，缠结的数量是高达约14每链，这是在文献中研究的实验系统。线性污染物使这些链长的环状聚合物熔体的零剪切粘度增加10%的最小浓度约为其重叠浓度的五分之一。当两种结构以等量存在时，共混物的粘度大约是纯线性熔体的粘度的两倍。在此浓度下，环的扩散系数被发现显着降低，而线性聚合物的静态和动态性能大多不受影响。我们的研究结果是支持一个原始的路径分析。
2011-12-15 cond-mat.soft
Reptational dynamics in dissipative particle dynamics simulations of polymer melts
了解聚合物液体的复杂粘弹性性质仍然是材料科学和软物质物理中的一个挑战。在这里，我们提出了一个简单的和计算效率高的标准，在聚合物液体的拓扑约束使用耗散粒子动力学（DPD）。同样的方法也适用于其他软势模型。对于短链，模型正确地再现了类Rouse动力学，而对于较长的链，随着链长的增加，动力学变得爬行-这是使用标准DPD或其他粗粒度软势方法无法实现的。重要的是，不需要添加新的长度尺度或力。
2005-12-12 cond-mat.soft
Universal time and length scales of polar active polymer melts
该研究通过多尺度分析对比极稀与极密条件下极性活性聚合物的构象与动力学，揭示了两类体系共有的普适特征长度与时间标度，证明其熔体动力学仅由自推进强度而非缠结控制。
2024-04-12 cond-mat.soft
Microscopic Theory for the Dynamics of Unentangled and Entangled Polymer Melts
合作动力学的朗之万方程代表了聚合物熔体的动态与链的聚合度增加，涵盖了整个范围的行为从非纠缠的纠缠政权。该方程描述了一组互穿聚合物的运动，所述互穿聚合物通过有效势相互作用，所述有效势由高分子液体内部的聚合物间势的多体耦合产生。由于纠缠的存在而导致的动力学的限制由有效单体间势来解释，该有效单体间势为零，直到属于不同链的两个单体之间的距离达到特征值d。在该距离处，通过有效的硬核排斥施加约束，该硬核排斥表示缠结在减缓单体的相对扩散中的效果。随着时间的推移，由于链的相互扩散，约束松弛。相同的电势作用于未缠结和缠结的聚合物链，但短链不受影响，因为它们的松弛速度比它们经历的电势的存在更快。与中子自旋回波实验的聚乙烯熔体的比较表明定量协议的理论与时间相关的非相干散射函数的各种样品中的非纠缠和纠缠制度。
2015-09-28 cond-mat.soft
Rheology of a supercooled polymer melt near an oscillating plate: an application of multiscale modeling
采用分子动力学（MD）和计算流体力学（CFD）的混合模拟方法，模拟了由短链和10个珠粒组成的过冷聚合物熔体在振荡平板附近的流动行为。在该方法中，宏观动力学通过使用CFD来求解，但是，代替使用任何本构方程，通过使用在CFD计算中的每个晶格节点处关联的非平衡MD模拟来计算局部应力。可以看出，熔体的局部流变性在振荡板附近产生的薄粘性扩散层中变化很大。研究还发现，熔体的局部流变分为三个不同的区域，即，粘性流体、粘弹性液体和粘弹性固体状态，根据局部Deborah数$De$，其用Rouse或$α$弛豫时间、$τ_R$或$τ_α$以及板$ω$的角频率定义为$De^R$ = $ωτ_R$或$De^α$ = $ωτ_α$。当$De^R\lesssim 1$时，熔体表现为粘性流体，并且在$De^α\simeq 1$周围发生液体状和固体状状态之间的交叉。
2009-02-02 cond-mat.soft
Comment on: "Relating Chain Conformations to Extensional Stress in Entangled Polymer Melts"
基于非平衡分子动力学模拟的缠结聚合物熔体，最近的信[物理。$\textbf{121}$，047801（2018），arXiv：1806.09509]声称，上升的拉伸应力与平衡纠缠长度下链的熵减小在数量上一致。我们指出，恰恰相反的是真实的：链内熵应力所产生的个别纠缠股一般不同意总的“宏观”的压力。该信的结论是基于对有限范围的模拟弹道进行的不完整和有问题的分析。如果他们以适当的方式检查了完整的模拟轨迹，那么从他们的数据中应该得出相反的结论。
2018-08-16 cond-mat.soft
Multiscale modeling and simulation for polymer melt flows between parallel plates
采用分子动力学和计算流体动力学的混合方法，模拟了由10个珠粒组成的短链聚合物熔体在平行平板间的流动行为。解决了三个问题：在恒定剪切应力下的蠕变运动和去除应力后的恢复运动、压力驱动流动和快速振荡板中的流动。在蠕变/恢复问题中，蠕变运动中的延迟弹性形变和恢复运动中的明显弹性行为被证明。由于剪切变稀，熔体在压力驱动流动中的速度分布与牛顿流体的速度分布有很大不同。随着压力梯度的增加和温度的降低，熔体的速度梯度在板附近变得陡峭，而在板之间的中间变得平坦。在快速振荡平板中，由于熔体的剪切变稀，熔体的粘性边界层比牛顿流体的粘性边界层薄得多。三种不同的流变状态，即，粘性流体、粘弹性液体和粘弹性固体状态根据局部Deborah数在振动板上形成。熔体在$ωτ^R\lesssim 1$的区域中表现为粘性流体，并且液体状和固体状状态之间的交叉发生在$ωτ^α\simeq 1$周围（其中$ω$是板的角频率，并且$τ^R$和$τ^α$分别是Rouse和$α$弛豫时间）。
2009-09-14 cond-mat.soft
Effect of Pre-Shear and Dispersity on Crystallization of a Model Polymer with Soft Pair Interactions using Molecular Dynamics Simulations
University of Illinois, Urbana–Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；The Grainger College of Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格雷恩格工程学院）
研究通过分子动力学模拟探讨了预剪切和分散性对聚合物结晶的影响，发现短链加入长链熔体可提高结晶度10%并加快初始生长速率，而预剪切对结晶度和生长速率影响有限，仅在单分散熔体中显著。
2026-04-13 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
Chain retraction in highly entangled stretched polymer melts
我们使用计算机模拟来研究松弛的强烈变形的高度纠缠的聚合物熔体在非线性粘弹性制度，侧重于各向异性链构象等容伸长后。Doi-Edwards管模型及其GLaMM延伸，结合轮廓长度波动和对流约束释放，预测聚合物链延伸在所有方向上的收缩，在变形后立即设置。这一预测受到了实验、模拟和其他理论研究的挑战，质疑了管概念的普遍有效性。对于很长的链，我们观察到的初始收缩的链延伸平行和垂直于拉伸方向。然而，这种影响明显弱于GLaMM模型的预测。我们还表明，2D散射函数的扩展的第一各向异性项定性同意GLaMM模型的预测，提供了一个选项，直接实验测试。
2018-11-20 cond-mat.soft
Unraveling the glass-like dynamic heterogeneity in ring polymer melts: From semi-flexible to stiff chain
本研究通过分子动力学模拟探究链刚度与单体密度对环形聚合物熔体动静态行为的影响，发现非高斯性随密度和刚度增强，回转半径与密度的关系受链刚度调控，且键断裂动态非均匀性与非高斯性耦合，为理解其动力学机制提供新见解。
2023-08-09 cond-mat.soft
Dynamics of ring polymer melts: Memory function approach
Technische Universität Ilmenau（伊尔梅瑙工业大学）；Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心有限公司）
通过引入有效球对称吸引势和记忆函数，利用重整化Rouse形式研究环状聚合物的静态与动态性质，结果与实验和模拟吻合，并揭示了自扩散系数随分子量指数衰减的动态局域化效应。
2026-10-14 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
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
Static and dynamic properties of large polymer melts in equilibrium
本文详细研究了半柔性高分子长链在熔体中的静态和动态行为。从先前获得的完全平衡的高分子量聚合物熔体开始[{ \it Zhang等人} ACS宏通讯3，198（2014）]我们研究了它们的静态和动态缩放行为，如理论预测的那样。我们发现，在熔体中的半柔性链，均方内部距离的结果，端到端距离的概率分布，和链结构因子的理想链的理论预测很好地描述。我们研究的分子动力学模拟使用ESPResSo++包的单体和链的运动。验证了基于Rouse理论和蠕动理论的内单体均方位移、质心以及它们之间关系的标度预测，并确定了相关的特征弛豫时间。最后，我们给出的证据表明，纠缠长度$N_{e,PPA}$确定的原始路径分析（PPA）预测的高原模量，$G_N^0=\frac{4}{5}(ρk_BT/N_e)$，从格林-久保关系得到的应力一致。这些全面表征的平衡结构提供了灵活性、小$N_e$、计算效率和与理想的小偏差之间的良好折衷，为未来的非平衡研究提供了理想的起始状态。
2016-04-01 cond-mat.soft
Slowing down of ring polymer diffusion caused by inter-ring threading
长环聚合物在熔体中的扩散比其内部结构的重组慢得多。虽然在长环聚合物中没有观察到缠结的直接证据，但与线性聚合物熔体不同，环之间的螺纹被怀疑是环聚合物扩散减慢的主要原因。然而，由于两个环没有链端，因此难以限定两个环之间的螺纹构造。在这项工作中，通过使用分子动力学模拟和应用一种新的分析方法，环状聚合物的螺纹动力学的证据。模拟结果进行了分析的持久性和交换时间，已被证明是有用的研究玻璃态系统的非均相动力学的统计。我们发现环状聚合物熔体的穿线时间随聚合度的增加比线性聚合物熔体的快。这表明，螺纹环聚合物不能扩散，直到脱螺纹事件发生，这导致环聚合物扩散减慢。
2015-10-20 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
Theoretical Reconstruction of Realistic Dynamics of Highly Coarse-Grained cis-1,4-Polybutadiene Melts
重建的理论，从加速动力学的粗粒度系统的中尺度模拟测量的原子级链扩散，在这里应用到顺式-1，4-聚丁二烯熔体的动力学，其中每个链被描述为一个软相互作用的胶体颗粒。重标度形式主义解释了由于熵的变化和摩擦的变化而引起的动力学修正，这些变化是粗粒化过程的结果。通过包括这两个校正的动力学被重新缩放，以再现在原子水平上描述的系统的现实动力学。粗粒顺式-1，4-聚丁二烯熔体的细观模拟得到的重标扩散系数显示出良好的协议与数据从联合原子模拟Tsolou等人。衍生的单体摩擦系数被用作输入的合作动力学理论，描述了在一个过渡区域的缓慢合作运动的高分子液体中移动的聚合物的内部动态。理论预测的时间关联函数显示出良好的协议与模拟在整个范围内的长度和时间尺度的数据。该理论提供了，从软球的中尺度模拟的数据，正确的原子级动力学，作为独奏输入静态量。
2013-01-02 cond-mat.soft
A slow process in confined polymer melts: layer exchange dynamics at a polymer solid interface
采用分子动力学模拟的化学现实模型之间的石墨壁，我们表明，接近壁层之间的质量交换是一个缓慢的过程中已经在熔融状态的1，4-聚丁二烯。对于受限聚合物的玻璃化转变，由于堆积效应和分子内旋转障碍，该过程与减慢竞争。
2010-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Local Strain Relaxation Dictates Polymer Melt Viscosity
这篇论文因与期刊版权问题发生冲突而被撤回。
2008-04-25 cond-mat.mtrl-sci 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
Shear-thinning in Polymer Melts -- Molecular Origins and Hybrid Multiscale Simulations
我们研究了剪切稀化的柔性，半柔性和刚性低聚物的熔体与粗粒度模拟剪切熔体的分子起源。排列，拉伸和翻滚模式或后者的抑制都有助于理解宏观流动特性如何从分子水平出现。通过模拟剪切流中的单链，我们确定这些现象是集体性质的，并通过链间相互作用而产生的，哪些已经存在于稀体系中。在这些微观模拟的基础上，我们通过欧文-柯克伍德公式确定了非牛顿聚合物流体的相应宏观应力张量。低聚物熔体中的剪切变稀效应也表现出宏观模拟的通道流。后者已获得的不连续Galerkin方法近似宏观聚合物流动。我们的研究证实了微观细节的影响，在短的聚合物的分子结构，如链的灵活性对宏观聚合物流动。
2021-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entanglements in a Quiescent and Sheared Polymer Melt
对聚合物熔体进行了分子动力学模拟。在静止状态下，如果粒子接近纠缠，则每个粒子所支持的链间相互作用能长时间持续地取相对大的值。因此，如果相互作用在适当的时间间隔内平均，我们可以检测到纠缠约束产生的链上的活动点。如果施加快速剪切，这些活性区域随后变成弯曲成链的最终之字形。我们还表明，应力超调发生与发病的解纠缠。
2000-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
