链多分散性对无序聚合物网络弹性的影响

由于其独特的结构和力学性质，随机交联聚合物网络在从细胞生物学到工业过程的许多不同领域中发挥着重要作用。为了阐明这些性质如何受网络的物理细节（例如链长和端到端分布）控制，我们生成了具有不同交联剂浓度 $C$ 和初始密度 $\rho_{\rm init}$ 的无序幻影网络，并评估其弹性性质。我们发现，对于具有相同 $C$（其决定链的数目和链长分布）的网络，在相同链节浓度下计算的剪切模量强烈依赖于网络的制备方案，此处由 $\rho_{\rm init}$ 控制。我们通过采用不依赖于聚合物端到端距离分布具体形式的聚合物网络通用应力-应变关系来合理化这种依赖性。我们发现网络的剪切模量是弹性活性链节密度的非单调函数，并且这种行为具有纯粹的熵起源。我们的结果表明，如果短链丰富（随机交联聚合物网络总是如此），则确切的链构象分布知识对于正确预测弹性性质至关重要。最后，我们将我们的理论方法应用于已发表的实验数据，定性地证实了我们的解释。