半柔性链的介观模拟 II：纤维束网络的动力学演化与稳定性

针对弹性接触的 Johnson-Kendall-Roberts (JKR) 模型，模拟了缔合性半柔性纤维以及纤维与胶体颗粒混合物的网络形成过程，并给出了以颗粒弹性和表面能为变量的相图。当纤维自组装时，若纤维 - 溶剂表面能足够大，则会形成网络。如果表面能高于单颗粒结晶的阈值，粘附力将驱动扩散限制聚集。粗化过程由两种机制贡献：非缔合链加入现有束，以及纤维束合并。当网络连接长度大致等于持久长度时，粗化停止，这与表面能无关。如果表面能低于单颗粒结晶的阈值，仍可形成网络，但速率要慢得多（反应限制）。当链偶然大致平行运行时，会在链之间形成松散（类液）组装体。这些组装体通过扩散和聚集生长，形成松散网络，进而引发微相分离，即脱水收缩。只有当团簇结晶时，粗化过程才会停止。在这种情况下，网络连接长度大于单链的持久长度，并取决于表面能的值。本研究中所有半柔性均聚物网络均表现出脱水收缩。纤维与胶体颗粒的混合物也能形成纤维束网络，但通过选择足够低的胶体体积分数，可获得溶胀凝胶。该模型的应用包括纤维自组装成细胞壁和骨组织的生物系统。