具有柔性交联的刚性聚合物网络的有效介质方法

最近的实验表明，在存在柔性交联剂（如丰富的细胞骨架蛋白细丝蛋白）的情况下，体外生物聚合物肌动蛋白网络的非线性弹性会发生显著改变。目前对这类网络的基本原理仍缺乏深入理解。在此，我们描述了一种柔性交联刚性聚合物网络的有效介质理论。我们认为，交联的响应可完全归因于熵致硬化，而由结构域展开引起的软化则可忽略不计。该网络被建模为由柔性交联连接到弹性连续介质的随机取向棒集合。这种有效介质在线性弹性极限下以及在一个更一般的框架中进行了处理，在该框架中，介质自洽地表示了网络的非线性行为。该模型预测，非线性弹性响应在正比于交联剂长度且反比于丝状体长度的应变下开始出现。此外，我们发现在硬化区域中，微分模量与应力呈线性标度关系。这些结果与宏观流变学数据高度吻合。