含刚性夹杂纤维网络的压缩硬化
软凝聚态物质
2020-09-16 v4 生物物理
摘要
组织通常由嵌入纤维生物聚合物网络中的细胞构成。而无细胞的重组生物聚合物网络在单轴压缩下通常软化，但包括肝脏、大脑和脂肪在内的多种组织被观察到在压缩时反而硬化。这种压缩硬化效应的机制尚不清楚。在此，我们证明当由嵌入纤维网络的刚性夹杂构成的材料被压缩时，夹杂的非均匀重排可在间隙网络中诱发张力，导致宏观上从初始弯曲主导的软化态跨越到拉伸主导的硬化态，该过程发生于夹杂的堵塞之前且与之无关。利用粗粒化粒子-网络模型，我们首先建立了单轴压缩的二维与三维系统中压缩驱动、拉伸主导的应力传播与堵塞的相图。随后，我们证明在亚等静定半柔性纤维网络中刚性夹杂的更精细计算模型，与粗粒化模型的预测定量相符，并与实验定性相符。
引用
@article{arxiv.2002.07220,
title = {Compression stiffening of fibrous networks with stiff inclusions},
author = {Jordan L. Shivers and Jingchen Feng and Anne S. G. van Oosten and Herbert Levine and Paul A. Janmey and Fred C. MacKintosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.07220},
year = {2020}
}