Nonlinear shear of entangled polymers from nonequilibrium molecular dynamics
Nonlinear shear of entangled polymers from nonequilibrium molecular dynamics
复制标题
非平衡分子动力学中缠结聚合物的非线性剪切
DOI：
10.1002/polb.24904
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Anwar M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Anwar M
本研究的目的是使用分子动力学（MD）模拟的Kremer-Grest（KG）链，告知纠缠聚合物动力学模型的未来发展。我们进行非平衡MD模拟，剪切流下，良好的纠缠KG链。我们研究链512和1000公斤珠，分别对应于8和15纠缠。我们从应力自相关的平衡模拟中计算线性流变特性，并从这些数据中获得管模型参数。在非线性剪切流动下，我们计算了剪切粘度，第一和第二法向应力差，和链的轮廓长度。对于512个单体的链，我们获得与Cao和Likhtman（ACS Macro. Lett. 2015，4，1376）。我们还比较了我们的非线性结果与Graham，Likhtman和米尔纳-McLeish（GLaMM）模型。我们确定了一些系统的分歧，变得更大的较长的链。我们从我们的模拟，两个非线性模型和实验上的广泛的熔体和解决方案，包括聚苯乙烯（PS），聚丁二烯和丁苯橡胶的瞬态剪切应力最大值进行了比较。这种比较确立了PS熔体数据显示出与所有其他熔体和溶液明显不同的行为，KG模拟比GLaMM或Xie和Schweizer模型更接近地再现了PS数据。我们讨论了这些模型对数据和模拟的性能。最后，通过施加一个快速的反向流动，我们产生了一种方法来提取可恢复的应变从MD模拟，有效的充分纠缠的单分散聚合物。我们探讨了如何得到的数据可以探测的熔体状态之前的反向流动。© 2019作者。聚合物科学杂志B部分：聚合物物理由Wiley Periodicals，Inc.出版。J.波利姆科学，部分B：聚合物Phys.2019，57，1692-1704
This study aims to use molecular dynamics (MD) simulations of Kremer–Grest (KG) chains to inform future developments of models of entangled polymer dynamics. We perform nonequilibrium MD simulations, under shear flow, for well‐entangled KG chains. We study chains of 512 and 1000 KG beads, corresponding to 8 and 15 entanglements, respectively. We compute the linear rheological properties from equilibrium simulations of the stress autocorrelation and obtain from these data the tube model parameters. Under nonlinear shear flow, we compute the shear viscosity, the first and second normal stress differences, and chain contour length. For chains of 512 monomers, we obtain agreement with the results of Cao and Likhtman (ACS Macro. Lett. 2015,4, 1376). We also compare our nonlinear results with the Graham, Likhtman and Milner‐McLeish (GLaMM) model. We identify some systematic disagreement that becomes larger for the longer chains. We made a comparison of the transient shear stress maximum from our simulations, two nonlinear models and experiments on a wide range of melts and solutions, including polystyrene (PS), polybutadiene, and styrene–butadiene rubber. This comparison establishes that the PS melt data show markedly different behavior to all other melts and solutions and KG simulations reproduce the PS data more closely than either the GLaMM or Xie and Schweizer models. We discuss the performance of these models against the data and simulations. Finally, by imposing a rapid reversing flow, we produce a method to extract the recoverable strain from MD simulations, valid for sufficiently entangled monodisperse polymers. We explore how the resulting data can probe the melt state just before the reversing flow. © 2019 The Authors.Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physicspublished by Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys.2019, 57, 1692–1704
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通讯作者：
P. Boukany;Shi‐Qing Wang;Xiaorong Wang
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--
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T. Schweizer
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