纤维蛋白网络的泡沫状压缩行为
软凝聚态物质
2015-08-27 v1 材料科学
生物物理
摘要
纤维蛋白网络的流变特性长期以来备受关注。因此，有大量关于其剪切和拉伸响应的研究，但其压缩行为仍未被探索。在此，通过对网络结构进行表征，并在不断增加的压缩程度下同步测量纤维蛋白的储能模量和损耗模量，我们表明纤维蛋白网络的压缩行为与多孔固体相似。纤维蛋白的非线性应力-应变响应包含三个区域：1）初始线性区，其中大多数纤维是直的；2）平台区，其中越来越多的纤维屈曲和坍塌；3）显著非线性区，其中通过网络致密化发生，该致密化由屈曲纤维的弯曲和纤维间接触引起。重要的是，空间上非均匀的网络变形包括沿应变轴形成移动的“压缩前沿”，将纤维蛋白网络分隔为具有不同纤维密度和结构的隔室。线性相的 Young 模量与纤维蛋白体积分数呈二次关系，而致密相的 Young 模量与其呈三次关系。粘弹性平台区对应于这两相的混合，其中两相的比例在压缩过程中发生变化。我们使用相变的连续介质理论对该区域进行建模，并解析预测了储能模量和损耗模量，与实验数据吻合良好。我们的工作表明，纤维蛋白网络是一大类天然多孔材料的一员，该类材料包括松质骨、木材和软木。
引用
@article{arxiv.1508.06582,
title = {Foam-like compression behavior of fibrin networks},
author = {O. V. Kim and Xiaojun Liang and Rustem I. Litvinov and John W. Weisel and Mark S. Alber and Prashant K. Purohit},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.06582},
year = {2015}
}