仿射半柔性聚合物网络的非线性泊松效应

沿一个轴拉伸弹性材料，通常会导致沿横向轴收缩，这种现象称为泊松效应。从这些应变中可以计算比体积，它通常要么随材料被拉伸而增加，要么在不可压缩极限下保持不变。然而，在半柔性或刚性聚合物网络中，这类网络通常高度可压缩，但在拉伸时会显著加硬，此时会看到比体积在有限应变下显著降低。这种体积减小伴随着纤维沿应变轴的alignment 以及非线性弹性响应，表现为 apparent Young's 模量的加硬。在半柔性网络中，由于纤维的entropy 弯曲弹性支配线性弹性 regime，非线性泊松效应是由纤维的非线性 force-extension 关系造成的，该关系导致构成性纤维对拉伸和压缩的响应高度不对称。这种关系的细节取决于底层纤维的几何和弹性特性，而这些特性在实验系统中差异很大。本文我们对仿射网络模型中的非线性泊松效应进行了全面表征，并探讨了纤维特性对宏观响应的关键特征（包括应变驱动的alignment 和体积减小）的影响。