聚合物网络弹性测量新技术——新材料设计如虎添翼！

材料牛注：我们生活中用到的塑料或橡胶制品中都存在大量聚合物，且存在缺陷。麻省理工学院的研究人员发现了一种新方法可计算聚合物网络弹性，有助于设计新材料。

在我们每天看到的物体中会发现很多聚合物，或长链的重复分子，包括塑料制品或橡胶制品。然而，在许多材料中，这些链的大部分会自我缠绕，形成缺陷。

当聚合物受力被拉伸时，在一定程度上有一个独特的弹性度。近100年来，科学家们预测聚合物弹性的努力已被妨碍，因为材料通常在分子水平上有结构上的缺陷，这些缺陷以不熟悉的方式影响着聚合物的弹性。

麻省理工学院的研究人员已经发现了一种方法来测量这些结构上的缺陷，并使用这种方法展示了聚合物网络的弹性，如准确的计算水凝胶的弹性。

MIT的Jeremiah Johnson表示，这是第一次有人开发了一个预测聚合物网络弹性的理论，这些年许多人说是不可能的。这一理论将有助于科学家们毫不费力地设计具有特定弹性的材料，目前这个方法需要不断的尝试和纠错。

计数循环

聚合物，也被称为长链重复单元，存在于每天使用的橡胶制或塑料制的物品。这些链形成网络，每一个链都会与另一个链完美地结合。

然而，在现实生活中的材料，这些链的主要部分绑定自己，导致形成松软缺陷的循环，削弱网状结构。有了这些循环，它也有可能精确的计算材料弹性，本计算的公式假设前提为该材料没有缺陷。

在2012年Johnson 和Olsen发表了一篇论文，他们描述了一种方法来计算这些缺陷，这是第一种已经实现的方法。由研究人员设计的聚合物链能够在一个特定的位置，用水解破解化学键。

聚合物连接在一起生成一种凝胶，研究人员切断了化学键，并计算不同类型的降解产物的数量。研究人员通过测量并与无缺陷的材料对比，能够确定形成循环的聚合物的量。

在最近的研究中，研究人员进行了研究，并建立一个方法来确定这些缺陷是如何影响材料的弹性的。他们首先计算了缺陷如何改变弹性。然后，用一数值乘以测量的缺陷的总数，生成总的对弹性的影响。

MIT的副教授Bradley Olsen表示，我们为每种类型的缺陷做一个复杂的计算来计算扰动下变形的网络结构，然后我们把得到调整的弹性。

量子跃迁

本文由编辑部杨洪期提供素材，于晗编译，点我加入材料人编辑部。