单分散聚合物熔体中的剪切带现象

我们对单分散聚合物熔体进行了一系列分子动力学模拟，以研究剪切带的形成。在高剪切速率下出现剪切带，且其 intimately 伴随缠结异质性。有趣的是，在剪切带起始前的均匀流态与剪切带态中，均观察到末端距 $R_{ee}$ 与缠结密度 $Z$ 之间的相同线性关系，其中提出 $R_{ee} \sim [ln(W_i^{0.87})- \xi_0]Z$ 作为描述高速流动中分子链动态力平衡判据。我们建立了退缠结速率 $V_d$ 与 Weissenberg 数 $W_i$ 的标度关系：在均匀剪切与剪切带态的稳定流中 $V_d \sim W_i^{0.87}$。偏离该关系会导致力失衡并引发剪切带的出现。剪切带的形成阻止了分子链进一步拉伸与退缠结。从均匀剪切到剪切带的转变部分耗散了剪切引入的附加自由能，并降低了体系自由能。