8月31日消息,arXiv论文(2608.28055,8月28日提交)研究了非晶聚合物在玻璃化转变温度附近的非线性蠕变行为。近期理论预测,聚合物纳米亚单元的应力弛豫加速应与局部应力的平方呈指数关系,且已获实验支持;但动力学非均匀性会在材料内部产生复杂应力应变场,进而影响宏观力学响应。
由Francois Lequeux(ESPCI Paris)、Catalin Picu(伦斯勒理工)等组成的研究团队,将非晶聚合物近玻璃化转变的非线性蠕变实验数据与三个复杂度递增的模型对比:两态(2S)模型、自洽(SC)模型和有限元(FEM)模型。结果显示,SC与FEM模型能重现实验观察到的应力升高下蠕变加速趋势,而2S模型高估了应力局域化;宏观均匀化的加速接近微观加速,但表观屈服应力依赖于柔量。FEM模型揭示了由亚畴相互作用驱动、仅占材料总体积小部分的承载亚结构的形成。
该工作表明,非线性相互作用产生的复杂性与非均匀性必须被恰当表征,才能预测非晶聚合物在玻璃化转变附近的宏观力学响应——这对高分子材料在载荷与温度耦合工况下的长期服役寿命预测具有工程意义。
(来源:arXiv)