近日，中国科学院理论物理研究所孟凡龙课题组，通过考虑微尺度键交换反应，构建了键交换型液晶弹性体的连续体理论模型，揭示了键交换型液晶弹性体在不同的应用场景中可能呈现的普适性流变学特性。
图一：键交换型液晶弹性体示意图，其交联键可通过某些化学交换反应发生交换。
应力迟豫：通过施加固定幅度的形变，键交换型液晶弹性体会在施加形变的同时产生向列序。此后，键交换型液晶弹性体的应力会随时间指数衰减，同时伴随着向列序的序参量也随时间呈现指数衰减（如图二）。
图二：键交换型液晶弹性体的应力迟豫。
固定应变速率时的应力-应变关系：通过施加固定应变速率的应变，键交换型液晶弹性体的应力-应变曲线会呈现先增后减的非单调特性，其中曲线的最高点被定义成应变屈服点（yielding point）。由于形变与其向列序的耦合，键交换型液晶弹性体的应力-应变响应比无向列序的类玻璃体（vitrimer）“更软”。增加固定的应变速率，键交换型液晶弹性体的应力-应变曲线会向上移，并接近交联键永久型液晶弹性体的应力-应变曲线（如图三）。
图三：键交换型液晶弹性体在固定应变速率时的应力-应变关系（实线为键交换型液晶弹性体，虚线为类玻璃化弹性体）。
蠕变屈服：通过施加固定幅度的应力，键交换型液晶弹性体会产生瞬时应变。由于键交换反应带来的能量耗散，其应变会随着时间增加，如液体般呈现“流动”的特性。通过定义有效黏度，作者发现其有效黏度会随着固定应力的增加而减小。同时，通过分析应变的时间演化，作者发现键交换型液晶弹性体有应变变稀的行为（如图四）。
图四：键交换型液晶弹性体的蠕变屈服（实线为键交换型液晶弹性体，虚线为类玻璃化弹性体）。
该研究成果近日发表在Physical Review Letters期刊，理论物理所2022级博士研究生赵佳萌为论文第一作者，孟凡龙研究员为通讯作者。论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.068101
