麻省大学阿姆赫斯特分校
信用:Pixabay/CC0公共领域
由马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的一个团队领导的研究人员最近宣布了一项重大的理论和实验突破，允许科学家以前所未有的精度预测软材料何时会开裂和失效
这一发现发表在《美国国家科学院院刊》上，对许多聚合物的工程和制造有直接的影响
它们还提供了对天然软材料——如我们身体甚至大脑中的结缔组织——如何分解的见解
事实证明，预测一种软材料，如凝胶或弹性体，何时会破裂和失效是极其复杂的
“这一直是个谜，”阿尔弗雷德·克罗斯比说，他是马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的高分子科学与工程教授，也是这篇论文的资深作者之一
因为科学家还不能准确预测软材料何时会失效，设计师通常会过度设计他们的产品，并建议尽早更换，只是为了安全起见
“但是，如果我们能够准确预测产品在什么时候、什么条件下会失效，”克罗斯比说，“我们就能以最有效的方式设计材料来满足这些条件。”
" 精确测量软水凝胶的断裂特性
鸣谢:克里斯·巴尼和伊佩克·萨克利吉尔，马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校
破解这种特殊的坚果，是由海军研究办公室的海军部队健康保护计划支持的，涉及阿尔弗雷德·克罗斯比，格雷戈里·图(也是马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的聚合物科学教授)和罗伯特·里格勒曼(宾夕法尼亚大学的化学和生物分子工程教授)之间的多学科努力
通过结合高度精确的化学、详细和创新的计算机建模以及精细的实验数据，该小组在一种称为真实弹性网络理论(RENT)的新分子模型的帮助下，修改了一种称为Lake-Thomas理论的旧理论
“因此，”该论文的合著者之一、麻省大学阿姆赫斯特分校聚合物科学研究生伊佩克·萨克利吉尔说，“仅使用分子成分，我们现在就可以准确预测软材料何时会在分子和产品层面上失效。”
" 聚合物网络应变失效的粗粒度分子动力学模拟
溶剂未示出，聚合物线根据其应力着色；绿色的线是松弛的，暗红色的线即将失效
致谢:宾夕法尼亚大学的叶子宇和罗伯特·里格曼 这篇论文的另一位主要作者克里斯托弗·巴尼(Christopher Barney)在完成这项研究时是麻省理工学院的研究生，他说，“这个项目突出了从多个角度解决现代科学问题的重要性
通过联合我们的努力，我们能够制作一个全面的故事，这个故事远远大于各个部分的总和
" “这项进展为聚合物网络提供了化学与材料科学和工程之间缺失的联系，”克罗斯比说，他指出，这项研究是一个更大的正在进行的项目的一部分，该项目旨在了解空化的力学或柔软材料和组织内突然不稳定的裂缝引起的膨胀
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