ダングリングチェーンを有するポリマー網における応力集中に関する分子動力学研究

構造欠陥により、ポリマー網材料（PEMs）では頻繁に応力集中が発生し、全体的な機械特性が著しく変化します。ここでは、粗視化分子動力学シミュレーションを用いて、PEMsにおけるダングリングチェーン欠陥の応力集中への影響を調査します。ネットワーク構造における応力分布は、欠陥比（ϕ）および欠陥からの距離の影響を考慮して、グラフ理論を用いて計算されます。ダングリングチェーンの存在は、より多くの内部エネルギーを散逸させることで応力を緩和できることがわかりました。すべての欠陥の影響を統計的に考慮すると、応力集中は常にダングリングチェーンと素のネットワークの間の接合部付近で発生します（すなわち、ネットワークからすべてのダングリングチェーンを除去すること）。欠陥がネットワークの端の近くにあるとき、応力集中効果は重要です。低ϕでは応力がダングリングチェーンにより集中しやすく、一方で高ϕでは素のネットワークでのチェーン運動が強化されるため応力が素のネットワークに集中しやすくなります。これは、接合部近くの応力集中効果が低ϕで優位であり、ϕが増加するにつれてわずかに弱くなることを示唆しています。