Проблемы многомасштабного моделирования динамики полимеров

Механические и физические свойства полимерных материалов возникают в результате взаимодействия явлений на разных пространственных и временных масштабах. Поэтому при моделировании полимерных материалов необходимо применять многомасштабные методы, чтобы учесть все важные механизмы. За последние два десятилетия были разработаны различные многомасштабные вычислительные методы, которые можно разделить на три категории: (i) методы грубого представления (coarse-graining) для общих полимеров; (ii) систематические методы грубого представления; и (iii) методы сопряжения нескольких масштабов (multiple-scale-bridging). В этой работе мы обсуждаем и сравниваем одиннадцать различных многомасштабных вычислительных методов, попадающих в эти категории, и критически оцениваем их с точки зрения способности обеспечить строгую связь между химией полимеров и реологическими свойствами материалов. Для каждого метода вводятся фундаментальные идеи и уравнения, и демонстрируются и обсуждаются наиболее важные результаты или предсказания. С одной стороны, этот обзор представляет собой исчерпывающее руководство по многомасштабным вычислительным методам, которое будет интересно читателям, только начинающим работать в этой области; с другой стороны, он содержит критическое обсуждение будущих возможностей и ключевых задач в многомасштабном моделировании полимерных материалов и того, как эти методы могут помочь оптимизировать и проектировать новые полимерные материалы.