非均匀聚合物网络具有不规则拓扑结构 I：交联分布的力学
软凝聚态物质
2026-03-17 v2
摘要
聚合物网络的结构由链长度和连接模式决定，根本影响其 bulk 属性。虽然现有聚合物网络模型将链属性与网络行为相联系，但常限于具有规则连接性的单分散网络。本文引入一种新建模框架，将关注点从单个聚合物链转向交联及其连接链，作为分析的基本单元。该框架的关键特征包括：放松交联节点位置以满足局部力平衡，以及满足材料帧独立性的直观方法。我们探讨了交联框架的两种不同极限行为：(1) 自由旋转极限，假设交联旋转以最小化自由能；(2) 帧平均极限，通过对所有可能的交联方向进行平均以包含结构异质性。发现链数目方差增加通常导致网络软化，而在双峰聚合物网络中，应变硬化的发生由较短链控制，硬化响应由短链与长链之比调制。我们推导了两种极限的闭式近似，适用于小变形或小聚合度的情形，提供了高效的复杂非均匀聚合物网络力学建模方法。本框架旨在为针对特定属性定制网络结构的合理建模与设计提供一步步近。
引用
@article{arxiv.2504.17239,
title = {Polydisperse polymer networks with irregular topologies I: Mechanics of cross-link distributions},
author = {Jason Mulderrig and Michael Buche and Matthew Grasinger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.17239},
year = {2026}
}