非线性统计力学驱动聚合物网络的本征电致伸缩和体积扭矩

亲爱的同事们,

我们邀请您查看我们的新论文“非线性统计力学驱动聚合物网络中的本向电致伸缩和体积扭矩”的预印本，该论文将出现在《物理评论e》上。在这里，我们使用非线性统计力学方法来研究介电聚合物链的电弹性，并获得链变形和介电响应之间的双向耦合。这种双向耦合可以在弹性体网络中产生电诱导应力和体积扭矩，可用于开发更高效率的软致动器、电活性材料和新型机电机构。(https://doi.org/10.1103/PhysRevE.103.042504）.

非线性统计力学驱动聚合物网络的本征电致伸缩和体积扭矩

马修·格拉辛格，卡梅尔·马吉迪，考希克·达亚尔

摘要

统计力学是理解聚合物电弹性的重要工具，因为聚合物的弹性主要是由熵引起的。然而，聚合物链统计力学的常用方法，高斯链近似，错过了关键的物理。通过考虑问题的非线性，我们证明了聚合物链的变形与其介电响应之间的强耦合;也就是它的净偶极子。当具有这种耦合的链在弹性体网络中交联并施加电场时，电场破坏了弹性体弹性特性的对称性，并与静电扭矩和不可压缩性结合，导致本征电致伸缩。相反，变形会破坏介电响应的对称性，导致体积扭矩(即，每单位体积的一对应力或扭矩)和非对称驱动。这两种现象对设计高效软致动器和软电活性材料具有重要意义;特别是体积扭矩机制的存在，可以用于开发更高自由度的执行器，并实现生物激励运动。