可局部旋转以适应应力、力矩与变形的聚合物网络

聚合物网络模型从单条聚合物链的行为（例如对施加力、施加电磁场等的粘弹性响应）构建更广义聚合物网络的本构关系。网络模型已用于多种背景下的多尺度现象，如橡胶弹性、软多功能材料、生物材料甚至聚合物的固化。数十年来，已开发出无数具有不同链数、不同排列方式及不同对称性的聚合物网络模型。更复杂的是，关于宏观变量（如变形）如何与网络模型内各链相关联，也存在相互竞争的假设。在本工作中，我们提出一个简单直观的假设，即网络相对于施加载荷（如应力、外场）如何局部旋转，并表明该假设统一了许多各异的聚合物网络模型——同时还恢复了最成功的橡胶弹性模型之一，即 Arruda-Boyce $8$ 链模型。随后表明，对于具有取向能的 stimuli-responsive 网络（如电活性聚合物），新假设做出了比先前模型更直观的预测，这对于形状变形和设计高自由度执行器（如用于软体机器人）具有重要意义。最后，我们揭示了新模型对多稳态生物聚合物和半结晶网络相的一些令人惊讶的后果。