为什么弹性聚合物网络的强度如此低？

实验长期表明，共价键构成的聚合物网络在断裂应力上常常低于共价键本身的强度几个数量级。本文通过粗粒度分子动力学模拟来探讨这种强度降低的机制。我们表明，网络通过依次断裂少数共价键来完成断裂，且每一次断裂的键都位于连接网络两端单体的最短"最短路径"上。当网络被拉伸时，最短路径会变直并承受由共价键决定的高张力，而大多数链段则通过熵弹性变形。一旦最短路径上的键断裂，过程会在下一个最短路径上重复进行。随着网络拉伸并发生键断裂，最短路径长度的散度首先收窄导致应力上升，随后变宽导致应力下降。这种对少数键的依次断裂导致网络在共价键强度的数个数量级以下才最终断裂。