考虑分子链分布状态的光异构化水凝胶光-力耦合理论

由于可在特定波长光照下控制其特定力学行为，光异构化水凝胶具有广泛的潜在应用。建立连接光激发与力学行为的理论对于精确控制水凝胶的光-力行为至关重要。本文在有限变形连续介质热力学框架下，发展了一种光-力耦合理论以描述光异构化水凝胶的光-力响应。模型中将变形梯度分解为两部分，以有效建模光致变形与弹性变形。为考虑光激发对力学行为的影响，我们首先研究光在水凝胶中的传输机制及光化学反应过程；进而探讨光辐照对水凝胶热力学系统平衡的扰动，以及水凝胶网络构象熵与光化学反应的关系；最后基于熵弹性理论，提出光敏水凝胶的新自由能函数，以考虑分子链分布演化对水凝胶网络刚度的影响。应用所提模型，我们研究了光异构化水凝胶的光-力行为与力学特性。本研究有助于理解光敏水凝胶的多场耦合行为，并为光异构化水凝胶的应用提供指导。