Nonlocal Intrinsic Fracture Energy of Polymerlike Networks

断裂(地质) 消散 聚合物 分散性 材料科学 能量(信号处理) 断裂力学 聚合物网络 机械 统计物理学 复合材料 物理 热力学 高分子化学 量子力学
作者
Bolei Deng,Shu Wang,Chase M. Hartquist,Xuanhe Zhao
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:131 (22) 被引量:24
标识
DOI:10.1103/physrevlett.131.228102
摘要

Connecting polymer network fracture to molecular-level chain scission remains a quandary. While the Lake-Thomas model predicts the intrinsic fracture energy of a polymer network is the energy to rupture a layer of chains, it underestimates recent experiments by ∼1-2 orders of magnitude. Here we show that the intrinsic fracture energy of polymerlike networks stems from nonlocal energy dissipation by relaxing chains far from the crack tip using experiments and simulations of 2D and 3D networks with varying defects, dispersity, topologies, and length scales. Our findings not only provide physical insights into polymer network fracture but offer design principles for tough architected materials.
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