材料牛注：我們生活中用到的聚合技術計虎塑料或橡膠制品中都存在大量聚合物，且存在缺陷。物網麻省理工學院的絡彈量新料設研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新方法可計算聚合物網絡彈性，有助于設計新材料。性測新材

在我們每天看到的添翼物體中會發(fā)現(xiàn)很多聚合物，或長鏈的材料重復分子，包括塑料制品或橡膠制品。聚合技術計虎然而，物網在許多材料中，絡彈量新料設這些鏈的性測新材大部分會自我纏繞，形成缺陷。添翼

當聚合物受力被拉伸時，材料在一定程度上有一個獨特的聚合技術計虎彈性度。近100年來，物網科學家們預測聚合物彈性的絡彈量新料設努力已被妨礙，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(fā)現(xiàn)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(fā)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(shù)循環(huán)

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(xiàn)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(huán)，削弱網狀結構。有了這些循環(huán)，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(fā)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(xiàn)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(shù)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(huán)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(shù)值乘以測量的缺陷的總數(shù)，生成總的對彈性的影響。

MIT的副教授Bradley Olsen表示，我們?yōu)槊糠N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

研究人員運用這種方法測試了一些材料，并得出理論，該方法可以使他們預測各種聚合物材料的彈性。該理論在確定聚合物彈性方面比現(xiàn)有的兩種模型理論方法更精確。這兩種理論假設的前提是聚合物是無缺陷的，理想的網絡。

Sanat Kumar，哥倫比亞大學化學工程教授，他沒有參與這項研究，指出該模型適用于所有類型的聚合物。

麻省理工學院的團隊目前正在致力于將這種方法應用于其他聚合物。“我認為在幾年內，你會看到它迅速擴大，覆蓋越來越多的網絡類型，”O(jiān)lsen說。

研究人員也在分析影響聚合物強度和彈性模量的其他因素，包括聚合物鏈的糾纏特性，就像圣誕樹上的燈，沒有化學結合彼此，但是糾纏在了一起。

該研究由美國國家科學基金會（NSF）的Designing Materials to Revolutionize and Engineer our Future (DMREF)等項目提供資金支持。

原文鏈接：New Technique Measures Elasticity of Polymer Networks, Helps Designing New Materials

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。