用于预测聚电解质凝胶溶胀与力学性质的细胞模型方法
软凝聚态物质
2019-11-22 v2
摘要
我们提出了两种连续的均值场近似方法，用于描述与盐溶液接触的聚电解质凝胶的力学性质与溶胀平衡。第一种均值场近似将凝胶的多链问题简化为相应的单链问题。第二步均值场近似积掉了柔性链与离子的自由度，用合适的电荷分布和一项有效弹性项替代了基于粒子的聚电解质描述。这些简化得到了计算上非常高效的泊松-玻尔兹曼细胞-凝胶描述。尽管形式简单，单链细胞-凝胶模型与参考周期性单分散网络模型的显式分子动力学模拟在变化的链长、聚合物电荷分数以及外部储库盐浓度下表现出极好的一致性，而PB模型表现出非常好的一致性。将我们的模型与Katchalsky模型比较表明，我们的方法对于强带电链更为优越，并且能更准确地预测体积模量。我们进一步讨论了链长多分散性效应，研究了溶剂介电常数的变化，并展示了我们的方法对来自若干建模假设的参数变化的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.1908.10804,
title = {Cell Model Approaches for Predicting the Swelling and Mechanical Properties of Polyelectrolyte Gels},
author = {Jonas Landsgesell and Christian Holm},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.10804},
year = {2019}
}