聚合物網絡彈性測量新技術——新材料設計如虎添翼！

材料牛注：我們生活中用到的塑料或橡膠制品中都存在大量聚合物，且存在缺陷。麻省理工學院的研究人員發現了一種新方法可計算聚合物網絡彈性，有助于設計新材料。

在我們每天看到的物體中會發現很多聚合物，或長鏈的重復分子，包括塑料制品或橡膠制品。然而，在許多材料中，這些鏈的大部分會自我纏繞，形成缺陷。

當聚合物受力被拉伸時，在一定程度上有一個獨特的彈性度。近100年來，科學家們預測聚合物彈性的努力已被妨礙，因為材料通常在分子水平上有結構上的缺陷，這些缺陷以不熟悉的方式影響著聚合物的彈性。

麻省理工學院的研究人員已經發現了一種方法來測量這些結構上的缺陷，并使用這種方法展示了聚合物網絡的彈性，如準確的計算水凝膠的彈性。

MIT的Jeremiah Johnson表示，這是第一次有人開發了一個預測聚合物網絡彈性的理論，這些年許多人說是不可能的。這一理論將有助于科學家們毫不費力地設計具有特定彈性的材料，目前這個方法需要不斷的嘗試和糾錯。

計數循環

聚合物，也被稱為長鏈重復單元，存在于每天使用的橡膠制或塑料制的物品。這些鏈形成網絡，每一個鏈都會與另一個鏈完美地結合。

然而，在現實生活中的材料，這些鏈的主要部分綁定自己，導致形成松軟缺陷的循環，削弱網狀結構。有了這些循環，它也有可能精確的計算材料彈性，本計算的公式假設前提為該材料沒有缺陷。

在2012年Johnson 和Olsen發表了一篇論文，他們描述了一種方法來計算這些缺陷，這是第一種已經實現的方法。由研究人員設計的聚合物鏈能夠在一個特定的位置，用水解破解化學鍵。

聚合物連接在一起生成一種凝膠，研究人員切斷了化學鍵，并計算不同類型的降解產物的數量。研究人員通過測量并與無缺陷的材料對比，能夠確定形成循環的聚合物的量。

在最近的研究中，研究人員進行了研究，并建立一個方法來確定這些缺陷是如何影響材料的彈性的。他們首先計算了缺陷如何改變彈性。然后，用一數值乘以測量的缺陷的總數，生成總的對彈性的影響。

MIT的副教授Bradley Olsen表示，我們為每種類型的缺陷做一個復雜的計算來計算擾動下變形的網絡結構，然后我們把得到調整的彈性。

量子躍遷

本文由編輯部楊洪期提供素材，于晗編譯，點我加入材料人編輯部。