持续自由体积支配着粘弹性在壳聚糖-水混合物中的（反）塑性化
软凝聚态物质
2026-04-17 v1 材料科学
统计力学
摘要
壳聚糖是一种高度灵活且可持续的聚合物，具有广泛的生物学和材料工程应用潜力。尽管具有这种灵活性，但壳聚糖的本质脆性限制了其更广泛的应用。这一限制可以通过与小分子添加剂混合壳聚糖来调节其热力学性能来解决。我们采用分子动力学 (MD) 模拟来研究抗塑性化随着水分增加而发生塌变的机制。弹性模量的分解揭示了聚合物-聚合物相互作用减弱与聚合物-水相互作用增强之间的竞争，其相对强度决定了最终的材料性能。我们提出了一个简单模型，将动态可达自由体积区域作为聚合物活性 mobility 的关键驱动力，从而有效地捕捉了弹性性能的（反）塑性化。我们表明，自由体积区域的可达性是由添加剂可达体积区域的连通性所驱动的。该研究为理解支配壳聚糖-水混合物性能的分子相互作用提供了新见解，可能有助于合理设计壳聚糖基材料及其他水合生物聚合物。
引用
@article{arxiv.2604.14559,
title = {Persistent Free Volume Governs (Anti-)plasticization in Chitosan-Water Mixtures},
author = {Baris E. Ugur and Michael A. Webb},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.14559},
year = {2026}
}