基于振动模式的非仿射理论计算聚合物熔体粘度
摘要
粘度是液体的一个基本输运和流变性质，量化了分子层之间相对运动的阻力，在理解材料行为方面起着关键作用。传统方法，如格林-久保（GK）方法，依赖于相关函数的时间积分，由于相关性衰减缓慢，在玻璃化转变附近计算量很大。最近提出的一种基于非仿射晶格动力学（NALD）和瞬时简正模分析的方法为估算粘度提供了一个有前景的替代方案。在本研究中，我们应用NALD方法计算了Kremer-Grest聚合物体系在一系列温度下的粘度，并将这些结果与GK方法和非平衡分子动力学模拟的结果进行了比较。我们的研究结果表明，所有振动模式，包括瞬时简正模式，都对粘度有贡献。这项工作为计算不同体系（包括GK方法不再适用的玻璃化转变附近）的粘度提供了一个有效的框架。同时，它为理解与结构相关的不同振动模式的作用开辟了道路，有助于设计具有可调流变性质的材料。
领域
本研究聚焦于聚合物熔体和过冷液体的基本输运和流变性质，特别是粘度的计算。
问题陈述
传统计算粘度的方法（如Green-Kubo）在接近玻璃化转变温度时因关联函数衰减缓慢而计算成本高昂，而非平衡方法也存在局限性，导致在此区域精确预测粘度存在挑战。
理论基础
研究建立在非仿射晶格动力学（NALD）理论和瞬时简正模式分析的基础上，该理论将粘度与系统的微观振动特性（如振动模式密度和仿射力场关联函数）相联系。
研究目标或问题
本研究旨在应用NALD方法计算Kremer-Grest聚合物体系在不同温度下的粘度，并将其结果与Green-Kubo方法及非平衡分子动力学模拟进行比较，以验证NALD方法的有效性。
假设
我们的研究结果表明，包括瞬时简正模式在内的所有振动模式都对粘度有贡献。（注：原文作为finding呈现，此处转述其核心观点，严格意义上非先验假设）
研究意义
该工作提出了一个计算粘度（尤其是在传统方法失效的玻璃化转变附近）的高效框架，并为理解振动模式与宏观流变性质的关系、设计具有特定流变特性的材料开辟了道路。