8月19日消息，arXiv cond-mat.soft 新发表论文（8月17日提交），Vinayak、Prashant K. Purohit与Ajeet Kumar（IIT等机构）采用有限应变计算均匀化方法刻画半柔性生物聚合物网络的力学响应。

研究将半柔性生物聚合物网络理想化为8链和14链周期网络，采用几何精确的特殊Cosserat杆理论建模微尺度纤维，从而捕捉任意大的微尺度变形。通过宏观应变驱动和应力驱动两种均匀化路径，研究单轴拉伸、压缩和简单剪切下的宏观响应。

方法成功再现了生物聚合物网络特有的多种现象：单轴拉伸下的应变硬化与体积收缩、压缩下的软化、简单剪切下的反Poynting效应。分析表明，微尺度的非线性和非仿射变形——尤其是微尺度纤维的弯曲和屈曲——在这些现象中起关键作用。作者采用无缺陷非线性路径跟踪方法获得均匀化问题的后屈曲解并检验其稳定性。

均匀化预测与生物丝网络单轴拉伸压缩实验数据吻合良好。当8链单元胞中的直纤维替换为螺旋杆时，模型还能捕捉到近期制造的柔性超结构所显示的增强拉伸行为。

这类网络模型对应细胞骨架、细胞外基质等生物软材料的力学表征，以及受生物启发的柔性超材料和工程凝胶设计具有直接意义，为几何作为材料设计参数提供了定量工具。 （来源：arXiv）