УПРУГОСТЬ СИЛЬНО ЗАЦЕПЛЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СЕТОК И ГЕЛЕЙ: ОБЗОР МОДЕЛЕЙ И ТЕОРИЯ НЕАФФИННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приведен обзор основных моделей фантомных и топологически зацепленных полимерных сеток. Развита теория анизотропной и неаффинной деформации набухших, а также подсушенных (при частичном удалении растворителя) сильно зацепленных полимерных сеток в атермическом и θ-растворителях. Показано, что при слабых анизотропных деформациях подсушенной сетки трубка зацеплений состоит из фрактальных петлевых глобул. В θ-растворителе слабые деформации сетки приводят к уменьшению перекрытия петлевых глобул без изменения их размеров. Деформации набухших сеток, а также сильные деформации подсушенных сеток описываются моделью скользящей трубки зацеплений. Выведен эффективный гамильтониан, определяющий энтропию фрактальных петлевых глобул. На его основе показано, что топологические ограничения могут быть описаны с помощью аналогии полимер–квантовая диффузия. Продемонстрирована связь между топологическими и квантовыми зацеплениями.

Об авторах

С. В. Панюков

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук; Московский физико-технический институт

Автор, ответственный за переписку.
Email: s.panyukov@gmail.com
Россия, 117924, Москва, Ленинский пр., 53, стр. 19; Россия, 141700, Долгопрудный, Институтский пер., 9

Список литературы

  1. Panyukov S. // Polymer Sci. Peer Rev. J. 2020. V. 1. № 1. P. 000505.
  2. Erukhimovich I.Ya. Cand. Dis. Physical and Mathematical Sciences. Moscow: FTINT, 1979.
  3. Borue V.Y., Erukhimovich I.Y. // Macromolecules. 1988. V. 21. P. 3240.
  4. Borue V.Y., Erukhimovich I.Y. // Macromolecules. 1990. V. 23. P. 3625.
  5. Brazovskii S.A. // Sov. Phys. JETP. 1975. V. 41. P. 85.
  6. Leibler L. // Macromolecules 1980. V. 13. № 6. P. 1602.
  7. Dobrynin A.V., Erukhimovich I.Ya. // J. Phys. II. 1991. V. 1. № 11. P. 1387.
  8. Angerman H., Brinke G. ten, Erukhimovich I. // Macromolecules. 1996. V. 29. P. 3255.
  9. Erukhimovich I.Ya. // Sov. Phys. JETP. 1995. V. 108. P. 1004.
  10. Erukhimovich I.Ya., Thamm, M.V., Ermoshkin A.V. // Macromolecules. 2001. V. 34. P. 5653.
  11. Panyukov S.V. // Sov. Phys. JETP. 1985. V. 61. P. 1065.
  12. de Gennes P.G. // Scaling Concepts in Polymer Physics. Ithaka: Cornell Univ. Press, 1979.
  13. James H.M., Guth E. // J. Chem. Phys. 1943. V. 11. P. 455.
  14. Flory P.J., Rehner J. // J. Chem. Phys. 1943. V. 11. P. 521.
  15. Wall F.T. // J. Chem. Phys. 1943. V. 11. P. 527.
  16. Treloar L. // Trans. Faraday Soc. 1943. V. 39. P. 36.
  17. Treloar L.R.G. // The Physics of Rubber Elasticity. New York: Oxford Univ. Press, 1975.
  18. Rubinstein M., Colby R. // Polymer Physics. Oxford: Oxford Univ. Press, 2003.
  19. Panyukov S. // Macromolecules. 2019. V. 52. P. 4145.
  20. Wang R., Alexander-Katz A., Johnson J.A., Olsen B.D. // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 116. P. 188302.
  21. Gusev A.A. // Macromolecules. 2019. V. 52. P. 3244.
  22. Lang M. // ACS Macro Lett. 2018. V. 7. P. 536.
  23. Lang M. // Macromolecules. 2019. V. 52. № 16. P. 6266.
  24. Lake G.J., Thomas A.G. // Proc. Roy. Soc. London. A. 1967. V. 300. P. 108.
  25. Wang S., Panyukov S., Craig S.L., Rubinstein M. // Macromolecules. 2023. V. 56. № 6. P. 2309.
  26. Edwards S.F. // Proc. Phys. Soc. 1967. V. 91. P. 513.
  27. Nechaev S.K. // Statistics of Knots and Entangled Random Walks. Singapore:World Scientific; New Jercy: River Edge, 1996.
  28. Likhtman A.E., Ponmurugan M. // Macromolecules. 2014. V. 47. P. 1470.
  29. Frank-Kamenetskiĭ M.D., Vologodskiĭ A.V. // Usp. Fiz. Nauk. 1981. V. 134. P. 641.
  30. Panagiotou E., Kröger M., Millett K.C. // Phys. Rev. E. 2013. V. 88. P. 062604.
  31. Mooney M.J. // Appl. Phys. 1940. V. 11. P. 582.
  32. Rivlin R.S. // Phil. Trans. Roy. Soc. A. 1948. V. 241. P. 379.
  33. Priss S. // Preprint/NTsBI U.S.S.R. Academy of Sciences. Pushchino, 1981.
  34. Schlögl S., Trutschel M.-L., Chassé W., Riess G., Saalwächter K. // Macromolecules. 2014. V. 47. P. 2759.
  35. Kapnisto M., Lang M., Vlassopoulos D., Pyckhout-Hintzen W., Richter D., Cho D., Chang T., Rubinstein M. // Nature Mater. 2008. V. 7. P. 997.
  36. Doi Y., Matsubara K., Ohta Y., Nakano T., Kawaguchi D., Takahashi Y., Takano A., Matsushita Y. // Macromolecules. 2015. V. 48. P. 3140.
  37. Ball R.C., Doi M., Edwards S.F., Warner M. // Polymer. 1981. V. 22. P. 1010.
  38. Edwards S.F., Vilgis Th. // Polymer. 1986. V. 27. P. 483.
  39. Okumura Y., Ito K. // Adv. Mater. 2001. V. 13. P. 485.
  40. Jiang L., Liu C., Mayumi K., Kato K., Yokoyama H., Ito K. // Chem. Mater. 2018. № 30. P. 5013.
  41. Danyang Chen D., Panyukov S., Sapir L., Rubinstein M. // ACS Macro Lett. 2023. V. 12. № 3. P. 362.
  42. Helfand E., Pearson D.S. // J. Chern. Phys. 1983. V. 79. № 4. P. 2054.
  43. Rubinstein M. // Phys.Rev. Lett. 1987. V. 59. № 17. P. 1946.
  44. Nechaev S.K., Semenov A.N., Koleva M.K. // Physica A. 1987. V. 140. P. 506.
  45. Khokhlov A.R., Nechaev S.K. // Phys. Lett. A. 1985. V. 112. № 3–4. P. 156.
  46. Rubinstein M., Helfand. E. // J. Chem. Phys. 1985. V. 82. P. 2477.
  47. Ternovskii F.F., Khoklov A.R. // Sov. Phys. JETP. 1986. V. 63. P. 728.
  48. Zheligovskaya E.A., Ternovsky F.F., Khoklov A.R. // Theor. Math. Phys. 1986. V. 75. № 3. P. 451.
  49. McLeish T.C.B. // Adv. Phys. 2002. V. 51. № 6. P. 1379.
  50. Grosberg A.Yu., Khokhlov A.R. // Statistical Physics of Macromolecules. USA: AIP Press. 1994.
  51. Doi M., Edwards S.F. // Theory of Polymer Dynamics. New York: Acad.Press, 1986.
  52. Larson R.G., Sridhar T., Leal L.G., McKinley G.H., Likhtman A.E., McLeish T.C.B. // J. Rheol. 2003. V. 47. № 3. P. 809.
  53. Edwards S.F. // Proc. Phys. Soc. 1967. V. 92. P. 9.
  54. Ball R.C., Doi M., Edwards S.F., Warner M. // Polymers. 1981. V. 22. P. 1010.
  55. Edwards S.F., Vilgis Th. // Polymers. 1986. V. 27. P. 483.
  56. Edwards S.F., Vilgis T.A. // Rep. Prog. Phys. 1988. V. 51. P. 243.
  57. Priss L.S. // Pure Appl. Chem. 1981. V. 53. P. 1581.
  58. Marrucci G. // Macromolecules. 1981. V. 14. P. 434.
  59. Graessey W.W. // Adv. Polym. Sci. 1982. V. 47. P. 67.
  60. Baumgartner A., Binder K. // J. Chem. Phys. 1981. V. 75. P. 2994.
  61. Kremer K. // Macromolecules .1983. V. 16. P. 1632.
  62. Richter D., Baumgärtner A., Binder K., Ewen B., Hayter J.B. //Phys. Rev. Lett. 1981. V. 47. P. 109.
  63. Panyukov S.V. // Sov. Phys. JETP. 1988. V. 67. P. 2274.
  64. Panyukov S.V. // Sov. Phys. JETP. 1989. V. 69. P. 342.
  65. Likhtman A.E. // Soft Matter 2014. V. 10. P. 1895.
  66. Rubinstein M., Panyukov S. // Macromolecules. 1997. V. 30. P. 8036.
  67. Chen Z., Cohen C., Escobedo F.A. // Macromolecules. 2002. V. 35. P. 3296.
  68. Rubinstein M., Panyukov S. // Macromolecules. 2002. V. 35. P. 6670.
  69. Grest G.S., Putz M., Everaers R., Kremer K. // J. Non-Cryst. Solids 2000. V. 274. P. 139.
  70. Likhtman A.E. // Macromolecules. 2005. V. 38. P. 6128.
  71. Polovnikov K., Nechaev S., Tamm M.V. // Soft Matter. 2018. V. 14. P. 6561.
  72. Brereton M G., Shah S. // J. Phys. A., 1980. V. 13. № 8. P. 2751.
  73. Obukhov S.P., Rubinstein M., Colby R.H. // Macromolecules. 1994. V. 27. P. 3191.
  74. Rubinstein M. // Phys. Rev. Lett. 1986. V. 57. P. 3023.
  75. Obukhov S.P., Rubinstein M., Duke T. // Phys. Rev. Lett. 1994. V. 73. P. 1263.
  76. Obukhov S., Johner A., Baschnagel J., Meyer H., Wittmer J.P. // Eur. Phys. Lett. 2014. V. 105. P. 48005.
  77. Grosberg A.Yu., Nechaev S.K. // Macromolecules. 1991. V. 24. P. 2789.
  78. de Gennes P.G. // J. Phys. Lett. 1985. V. 46. P. 639.
  79. Panyukov S.V. // JETP Lett. 1992. V. 56. P. 61.
  80. Rosa A., Everaers R. // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 112. P. 118302.
  81. Ge T., Panyukov S., Rubinstein M. // Macromolecules. 2016. V. 49. P. 708.
  82. Obukhov S., Johner A., Baschnagel J., Meyer H., Wittmer J.P. // Europhys. Lett. 2014. V. 105. P. 48005.
  83. Tamm M.V., Nazarov L.I., Gavrilovand A.A., Chertovich A.V. // Phys. Rev. Lett. 2015. V. 114. P. 178102.
  84. Lifshitz I.M., Grosberg A.Y., Khokhlov A.R. // Revs Modern Physics 1978. V. 50. P. 683.
  85. Leggett A.J. // Phys. Rev. B 1984. V. 30. P. 1208.
  86. Bray A.J., Moore M.A. // Phys. Rev. Lett. 1982. V. 49. P. 1545.
  87. Cai L.-H., Panyukov S., Rubinstein M. // Macromolecules 2015. V. 48. P. 847.
  88. Yamamoto T., Campbell J.A., Panyukov S., Rubinstein M. // Macromolecules. 2022. V. 55. P. 3588.
  89. Panyukov S.V. // Sov. Phys. JETP. 1990. V. 71. P. 372.
  90. Panyukov S. // Polymers. 2020. V. 12. P. 767.
  91. Kavassalis T.A., Noolandi J. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 59. P. 2674.
  92. Kavassalis T.A., Noolandi J. // Macromolecules. 1988. V. 21. P. 2869.
  93. Johner A., Daoud M. // J. Phys. 1989. V. 50. P. 2147.
  94. Urayama K., Kohjiya S. // Polymer. 1997. V. 38. P. 955.
  95. Biamonte J., Faccin M., De Domenico M. // Commun. Phys. 2019. V. 2. P. 53.

Дополнительные файлы


© С.В. Панюков, 2023