超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维因其超强的模量和强度被广泛应用于军事防护、海洋工程和航空航天等领域。尽管对UHMWPE纤维有着大量理论和实验研究，目前工业上制备的UHMWPE纤维的强度和模量仍远低于其理论推导的最大值。因此，深入探究影响UHMWPE纤维的各种结构因素对纤维力学性能的贡献有着重要的现实意义。

基于上述背景，四川大学高分子科学与工程学院傅强教授课题组采用Martini粗粒化分子动力学模拟，从热力学性质和微观结构上对比Packmol和Polyply两种方法构建的PE模型来确定模型是否合理 (图1)。Polyply成功构造了力学性能合理的高分子量PE模型，在此基础上进行拉伸模拟 (图2) 和机器学习(图3) 定量计算出不同因素对纤维杨氏模量和断裂强度的百分比贡献，取向度对杨氏模量的影响最大（60%），分子量在决定断裂强度方面起着最关键的作用（65%）。

图1 Packmol和PolyplyPE模型：(a) T_g ；(b) 密度；（c）杨氏模量；(d) 断裂强度

图2 不同分子量和预伸长率的PE模型： (a) 取向度；(b) 结晶度；(c) 缠结度

图3 决定系数(R²) 和均方根偏差 (RMSE)： (a) 以杨氏模量作为标签；(b) 以断裂强度作为标签；神经网络回归模型蜂群图 ：(c) 以杨氏模量作为标签；（d） 以断裂强度作为标签

杨添淏博士研究生是该论文的第一作者，刘洋副研究员为通讯作者。

Citation

Yang, T. H.; Wu, J. H.; Ding, M. M.; Zhai, W.; Wang, K.; Fu, Q.; Liu, Y. Simulation of the specific contributions of molecular weight, orientation degree, and crystallinity to the tensile mechanics of polyethylene fibers. Chinese J. Polym. Sci. 2026, 44, 560–575.DOI：10.1007/s10118-025-3494-4