凝胶的半稀薄原理
软凝聚态物质
2022-12-12 v2 材料科学
统计力学
化学物理
摘要
聚合物凝胶，如果冻和软性隐形眼镜，是由三维聚合物网络溶胀大量溶剂构成的软固体。大约80年来，聚合物凝胶的溶胀一直使用Flory-Huggins平均场理论来描述。然而，由于聚合物浓度的显著涨落，该理论在应用于具有高溶剂含量的聚合物凝胶时存在问题。在本研究中，我们通过实验证明了半稀薄标度律在预测聚合物凝胶溶胀方面优于平均场理论。利用半稀薄标度律，我们通过聚合物凝胶的溶胀实验，实验确定了自回避行走的普适临界指数ν。实验得到的值ν≃0.589与先前通过精确数值计算报道的ν≃0.588一致。此外，我们从理论上推导并通过实验证明了一个支配平衡浓度的标度律。该标度律与de Gennes的c*定理的预测相矛盾。c*定理的一个主要缺陷是忽略了依赖于制备状态的网络弹性。这些发现揭示了半稀薄标度律是精确预测和控制聚合物凝胶平衡溶胀的基本原理。
引用
@article{arxiv.2210.15275,
title = {Semidilute Principle for Gels},
author = {Naoyuki Sakumichi and Takashi Yasuda and Takamasa Sakai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.15275},
year = {2022}
}
备注
13 pages, 12 figures; Appendix F and Figs.11 added to show that the semidilute principle is universal for various polymer gels