丝蛋白的理论流变物理：分子间缔合降低流动诱导结晶的临界比功
软凝聚态物质
2024-06-19 v1 材料科学
应用物理
生物物理
摘要
丝是一种半稀溶液，由随机卷曲的缔合多肽链组成，这些多肽链在其氨基酸溶剂化壳层在挤出强拉伸流中被拉伸破坏后发生结晶。我们提出，天然纺丝利用了缔合聚合物在拉伸流中产生的指数宽分布的拉伸，以及足够拉伸链达到临界浓度以成核流动诱导结晶的判据。为研究在启动流中达到该判据所需的比能量输入，我们将链的粗粒化布朗动力学模型与其缔合随应变依赖的随机结合与解离耦合起来。我们的模拟表明，缔合在初始慢流中阻碍链取向，但在后期高应变率下以较低比功促进链拉伸。我们在略高于拉伸转变（即平均拉伸发散处）的应变率处确定了临界比功的最小值，并用两态主方程的解析解加以解释。我们进一步讨论了蚕如何看似利用缔合的化学可调性来优化纺丝管不同位置处的链取向与拉伸：这一精细机制也凸显了合成缔合聚合物化学可调加工的仿生工业潜在益处。
引用
@article{arxiv.2112.01965,
title = {Theoretical rheo-physics of silk: Intermolecular associations reduce the critical specific work for flow-induced crystallisation},
author = {Charley Schaefer and Tom C. B. McLeish},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.01965},
year = {2024}
}