分子构象与稳态剪切流动下聚合物熔体剪切粘度关联性解析
软凝聚态物质
2026-03-17 v2
摘要
聚合物熔体的流变行为受链长、链刚性和结构等参数的强烈影响。特别是以剪切速率增加导致剪切粘度呈幂律下降特性为代表的剪切稀薄现象，已通过分子动力学模拟广泛研究。核心问题在于，稳定流动下分子构象与最终剪切稀薄响应之间的关联性。本研究采用具有可变链刚性的线性聚合物和环形聚合物的粗粒度分子动力学模拟，以衡规张量对链构象进行量化。我们发现，衡规张量的速度梯度方向分量与剪切粘度之间存在强相关性，该相关性表现出明确的尺度关系。这表明，沿速度梯度方向的链伸展主导了有效摩擦力。值得注意的是，这一行为独立于链结构和链刚性，呈现为一种普遍特征。此外，剪切粘度还与衡规张量中对应于不受剪切流动迎风作用方向的分量相关。由于该方向不存在迎风作用，聚合物链可被视为自由扩散，扩散程度似乎受剪切粘度控制。
引用
@article{arxiv.2510.07738,
title = {Elucidation of the Correlation between Molecular Conformation and Shear Viscosity of Polymer Melts under Steady-State Shear Flow},
author = {Yuhi Sakamaki and Shota Goto and Kang Kim and Nobuyuki Matubayasi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.07738},
year = {2026}
}
备注
6 pages, 5 figures, to appear in Nihon Reoroji Gakkaishi(J. Soc. Rheol., Jpn)