力系综下介电聚合物链的统计力学
软凝聚态物质
2021-10-19 v1 统计力学
摘要
介电弹性体的本构建模在力学中长久以来备受关注。过去二十年间,人们发展了严格的本构模型,将这类聚合物的电响应与软固体特征性的大变形相耦合。这些模型的一个缺陷是,不同于橡胶弹性的经典模型,它们未考虑单条聚合物链的耦合机电响应,而后者必须借助统计力学处理。本文的目标是运用统计力学计算在固定力和固定电场作用下的单条聚合物链的拉伸与极化。我们假设由外加电场在每个链节上诱导的偶极子彼此不相互作用,并使用标准技术计算配分函数。随后通过对配分函数求相应导数得到拉伸与极化,并在多种极限下获得解析结果。我们还使用 Metropolis 和伞形采样方法进行了马尔可夫链蒙特卡洛模拟,并开发了一种新的采样方法,通过利用介电聚合物链固有的对称性来改善收敛。解析表达式在一系列力和电场范围内与蒙特卡洛结果一致。我们的结果补充了近期关于电响应链统计力学的工作,后者在不同系综下获得了解析表达式。
引用
@article{arxiv.2110.08468,
title = {Statistical mechanics of a dielectric polymer chain in the force ensemble},
author = {Matthew Grasinger and Kaushik Dayal and Gal deBotton and Prashant K. Purohit},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.08468},
year = {2021}
}