유리 고분자 점탄성 원자론적 분석

유리 고분자는 공학 응용 분야에서 핵심적인 재료이나, 넓은 주파수 및 온도 범위에서의 점탄성 거동 특성화는 여전히 어려운 과제입니다. 본 연구는 원자 단위의 비아핀(non-affine) 운동에 대한 일반화된 랑주뱅 방정식에 시간 의존적 메모리 커널을 통합하여 비아핀 변형 이론을 확장하고, 주파수 의존적 기계적 응답을 도출했습니다. 개발된 방법론을 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)에 적용한 결과, 수백 테라헤르츠에서 밀리헤르츠에 이르는 20여 개 이상의 주파수 범위에서 전단 탄성률과 이완 스펙트럼을 성공적으로 포착했습니다. 이는 일반적인 스케일에서 극한 스케일까지 고분자 역학을 아우르는 결과입니다. 본 연구의 예측은 진동 전단 분자 동역학, 브릴루앙 산란, 초음파 분광법, 스플릿-홉킨슨 시험, 동적 기계 분석 등 독립적인 실험 및 계산 결과들과 정량적으로 일치했습니다. 이러한 일치는 고분자 유리의 다중 스케일 특성화를 위한 통합된 이론-계산 경로를 제시하며, 재료공학 분야에서 유리 고분자의 거동 예측 및 설계에 중요한 기여를 할 것으로 기대됩니다.