Shear Thickening in Polymer Stabilized Colloidal Suspensions
本文采用作者提出的剪切增稠活化模型对空间稳定的胶体悬浮液进行了研究。当颗粒沿剪切悬浮液的压缩轴排列时，它们可以克服排斥相互作用并形成与剪切增稠相关的水簇。利用聚合物刷涂层和范德华吸引力的总相互作用潜力，活化模型的适用性示出的连续理论的有效范围内。为了与广泛的实验研究进行比较，其中一些参数是不可用的，剪切增稠的发生可以预测与模型参数的现实假设。
2012-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Discontinuous shear-thickening in Brownian suspensions
稠密悬浮液中的不连续剪切增稠自然地出现在接近堵塞的非布朗体系中，由剪切流引起的摩擦力的激活。然而，这种物理图像是不完整的，因为大多数实验研究的是受到热波动影响的软胶体颗粒。为了解释胶体悬浮液中的不连续剪切增稠，我们使用计算机模拟来提供非热干扰，摩擦力，热运动，颗粒柔软度和剪切流之间的竞争的完整描述。我们有意忽略流体力学、静电学、润滑和惯性，但仍然可以获得与实验结果定量一致的结果。特别是，剪切增稠对应于无摩擦和摩擦堵塞制度之间的交叉，这是由热波动和颗粒柔软度控制，并发生在一个柔软度依赖Péclet数。我们还探讨了恒压实验的结果，并严格讨论了“S形”流动曲线的出现报告。我们的工作提供了最小的成分，定量解释了大量的实验工作不连续剪切增稠的胶体悬浮液。
2018-07-26 cond-mat.soft
Laning, Thinning and Thickening of Sheared Colloids in a Two-dimensional Taylor-Couette Geometry
我们研究了在二维泰勒-库埃特几何条件下，连续受磁和光转矩剪切的圆形胶体团簇的动力学和流变学性质。通过改变两个驱动场，我们得到了系统的流程图，并报告了沿胶体结构的速度分布。然后，我们使用内部的磁性三聚体作为一个microrheometer，并观察到连续变薄的所有粒子层，然后增厚的第三个以上的阈值字段。实验数据支持布朗动力学模拟。我们的方法提供了一个独特的微观视图上的结构，强烈限制胶体物质的剪切强度减弱或加强，设想在微观尺度上的流变装置的工程。
2018-04-06 cond-mat.soft
Using Acoustic Perturbations to Dynamically Tune Shear Thickening in Colloidal Suspensions
工业过程中的胶体悬浮液通常表现出难以主动控制的剪切增稠。在这里，我们使用压电换能器施加声扰动，以动态调整剪切增稠制度中的悬浮液粘度。我们属性的减稠机制的剪切诱导力链的破坏，通过扰动是大的相对于颗粒粗糙度尺度。该技术可以适应各种流动几何形状的容易性使其成为主动控制悬浮液流动特性和研究系统动力学的有力工具。
2019-09-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear thickening in electrically stabilized non-aqueous colloidal suspensions
作者以前介绍了一个激活模型的电稳定胶体悬浮液中的剪切增稠的开始。它预测，剪切增稠发生时，沿压缩轴排列的颗粒在剪切悬浮液克服静电斥力在临界剪切应力，并被捕获在初级最小的DLVO相互作用势。与非水二氧化硅悬浮液的实验研究，由Maranzano和瓦格纳进行的比较，进行。对于理论适用范围内的粒子系统，实验数据和模型预测之间可以找到一个很好的吻合。
2012-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic vorticity banding in discontinuously shear thickening suspensions
最近有人认为，稳态涡带不会出现在剪切增稠悬浮液中，因为穿过带之间界面的法向应力不平衡将建立颗粒迁移。在这封信中，我们开发了一个简单的连续模型，耦合剪切增厚颗粒迁移。我们表明，通过线性稳定性分析，均匀流是不稳定的涡带，如预期的那样，在政权的负本构斜率。然而，在完全非线性计算中，我们表明，由此产生的涡带是不稳定的，与时空格局所支配的应力集中耦合。我们还表明，这些动力学带也出现在直接粒子模拟，在良好的协议与连续模型。
2018-11-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unraveling the Role of Frictional Contacts and Particle Orientational Order During Shear-thickening in Suspensions of Colloidal Rods
现在有令人信服的证据表明，颗粒间的摩擦接触是必不可少的观察剪切稠化的浓缩悬浮液的紧凑的颗粒。虽然这激发了许多策略来定制这些系统中的流变学，但在更一般的情况下，即各向异性颗粒的悬浮液，剪切增稠的机制仍然不清楚。在这里，通过同时测量的体积粘度和第一法向应力差，我们表明，强剪切增稠的悬浮液中的胶体棒是伴随着大的正向应力，表明形成一个系统跨越摩擦接触网络。我们还发现，在剪切增稠制度的流动是不稳定的，并表现出相当丰富的时间依赖性。通过进行单粒子分辨共聚焦流变学测量，我们提供了令人信服的证据表明，这种流变学的混乱产生于强耦合之间的强加的流量和颗粒取向顺序。基于这些观察结果，我们设计了具有温度可调摩擦学特性的胶体棒，并证明了实现悬浮液流变学原位控制的可行性。这些研究结果表明，取向秩序和摩擦相互作用之间的相互作用起着至关重要的作用，在稠密的悬浮液的胶体棒的剪切增稠。
2019-06-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Motility-induced shear thickening in dense colloidal suspensions
活性胶体悬浮体的相变和集体动力学是软物质物理学中的一个有趣的课题，特别是对于非平衡体系，它可以在稳态剪切流的存在下导致丰富的流变行为。在这篇文章中，自推进的作用在稠密的胶体悬浮液的流变响应的研究通过使用粒子分辨模拟。首先，活性和剪切之间的相互作用，在固体的悬浮液的液体转变进行了分析。虽然自推进和剪切都破坏了秩序，并在它们的临界值以上熔化了系统，但自推进降低了在过渡期间需要克服的应力屏障。一旦悬浮液达到非平衡稳态，就分析流变响应。虽然被动悬浮液表现出类似固体的行为，但打开颗粒运动性使系统流动，并且在低自推进下，悬浮液表现为剪切稀化流体。增加胶体的自推进诱导从剪切稀化到剪切增稠行为的转变，我们将其归因于运动诱导的悬浮液中的聚集。运动诱导剪切增稠（MIST）这一有趣的现象可用于调整胶体悬浮液的流变学响应。
2023-01-13 cond-mat.soft physics.chem-ph
Bi-axial shear of confined colloidal suspensions: the structure and rheology of the vorticity-aligned string phase
利用一种新型的双轴共焦流变仪，我们研究了约束条件下剪切胶体悬浮液的结构和流变性。与以前的工作一致[X. Cheng \textit{et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.}，2011，109，63]，我们在单轴剪切下在中等浓度的胶体悬浮液中观察到涡旋对齐的弦相。使用双轴剪切协议，我们直接操纵的字符串结构的方向和形态。同时，我们使用双轴力测量装置测量了沿流动和涡度方向的悬浮液流变学。我们的研究结果表明，尽管高度各向异性的微观结构，悬浮液粘度保持各向同性和恒定的剪切速率探索。这些结果表明，流体动力学的贡献占主导地位的悬浮液响应。此外，他们强调双轴共焦流变仪的能力，阐明复杂流体的微观结构和流变学之间的关系。
2013-05-31 cond-mat.soft
Discontinuous Shear Thickening in Brownian Suspensions By Dynamic Simulation
动态颗粒尺度的数值模拟被用来表明，在致密的胶体或布朗悬浮液中观察到的剪切增稠与在非胶体悬浮液中观察到的剪切增稠具有相似的性质，即，从润滑的近接触颗粒流到润滑的颗粒接触网络流的应力诱导转变。突然（或不连续）剪切增稠被认为是一个几何而不是流体动力学现象，它源于堵塞体积分数的悬浮颗粒之间的接触力的性质的强烈敏感性。在纯硬摩擦球的胶体悬浮液中获得的增稠在性质上与实验观察相似。然而，该协议不能仅用流体力学，摩擦接触和布朗力进行定量。因此，一个短程排斥势模仿的稳定化的实际悬浮液上的增稠的作用进行了研究。布朗力和排斥力对起始应力的影响可以以相加的方式组合。包括布朗力和稳定力的模拟显示出良好的协议与实验数据的粘度$η$和第二法向应力差$N_2$。
2015-12-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Coexistence of solid and liquid phases in shear jammed colloidal drops
复杂流体在高应力下表现出多种奇异的流动行为，如剪切增稠和剪切堵塞。流变学是一种强有力的工具，可以用来描述大部分流体的这些流动行为。然而，这种技术在以空间分辨的方式探测流体行为的能力方面是有限的。在这里，我们利用高速成像和自由表面的几何形状下降的影响，研究胶体悬浮液的流动。我们报告，第一次，观察到共存的固体和液体相由于剪切干扰所造成的影响。除了观察牛顿式的传播和大规模剪切干扰，我们观察到这些制度之间的过渡，在扩展下降的堵塞悬浮液的局部补丁的形式。我们捕捉剪切堵塞，因为它发生通过从影响点的固化前旅行，并表明，这方面的速度是由多远的影响条件是超出剪切增稠过渡。
2022-06-07 cond-mat.soft
Jamming modulates coalescence dynamics of shear-thickening colloidal droplets
本文研究剪切增稠胶体液滴的聚并动力学，发现其颈部生长遵循亚牛顿幂律，且颗粒分数超过堵塞分数时聚并显著延迟，并通过修正悬浮液黏度的理论模型解释了该现象。
2023-10-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Influence of Inter-Layer Exchanges on Vorticity-Aligned Colloidal String Assembly in a Simple Shear Flow
牛顿流体中的硬球是胶体悬浮体所表现出的非牛顿材料现象的范例。最近的实验研究（Cheng等人，2011 Science，333，1276）表明，在向这样的系统施加剪切时，颗粒形成在涡度方向上排列的弦状结构。我们探索这种失衡组织的机制与转向过渡路径采样，这使我们能够偏置布朗贡献的近对粒子的旋转，并以受控的方式改变悬浮液的动力学。我们的结果表明，弦结构和旋转动力学之间有很强的相关性。具体来说，模拟表明，加速紧密粒子对的旋转，而不是增加它们的频率，有利于弦的形成。这种洞察力描绘了流体力学，布朗运动和颗粒包装的作用，并反过来，通知控制大规模颗粒结构的组装的设计策略。
2013-10-04 cond-mat.soft
Rheology of bidisperse suspensions at the colloidal-to-granular transition
School of Engineering, The University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）；School of Physics and Astronomy, The University of Edinburgh（爱丁堡大学物理与天文学院）
研究双分散悬浮液在胶体到颗粒过渡时的流变学行为，揭示了不同组分比例下粘度和剪切变稠特性变化规律。
2025-06-05 cond-mat.soft
Thinning or thickening? Multiple rheological regimes in dense suspensions of soft particles
稠密胶体和颗粒悬浮液的剪切流变学是强非线性的，因为这些材料表现出剪切变稀和剪切增稠，这取决于多个物理参数。我们数值研究了一个简单的模型的软排斥颗粒在大密度的流变学，并表明，非线性流动曲线，让人想起真实的悬浮液的实验可以得到。通过使用量纲分析和动力学理论的基本要素，我们合理化这些多个流变制度和解开的相对影响的热波动，玻璃和堵塞过渡，惯性和颗粒柔软的流动曲线。我们更具体地描述了剪切增稠制度，并表明，颗粒柔软度和屈服应力的出现在干扰过渡竞争与惯性效应负责所观察到的增稠行为。这使我们能够构建动态状态图，可用于分析实验。
2014-04-18 cond-mat.soft
Reversible shear thickening at low shear rates of electrorheological fluids under electric fields
剪切增稠是胶体悬浮液粘度显著增加的现象。虽然电流变（ER）流体可以通过施加电场变成固体状材料，但其剪切强度广泛地由ER颗粒之间的吸引静电相互作用来表示。通过在两个同心圆柱体之间剪切电流变液，我们发现电流变液在低临界剪切速率（<1 s-1）和高临界电场强度（>100 V/mm）下发生可逆剪切增稠，这可以用修正的Mason数来表征。剪切增稠和粒子间的静电摩擦力被认为是电流变液高剪切强度的真正来源，而外加电场控制剪切增稠的程度。电场控制的可逆剪切增稠对高性能ER/磁流变（MR）流体设计、通过施加局部电场触发的具有高摩擦力的离合器流体、其它场响应材料和智能系统具有影响。
2010-08-24 cond-mat.soft
Velocity oscillations in confined channel flows of concentrated colloidal suspensions
利用快速共聚焦显微镜，在单粒子水平上研究了玻璃微通道中浓胶体的压力驱动流动。对于通道与颗粒尺寸比$a/\bar{D} \lesssim 30$，悬浮颗粒的流速显示波动。对于更高的约束（$a/\bar{D} \simeq 20$），这些转变成规则振荡。我们提出的证据链接这些振荡与溶剂和颗粒（渗透）的相对流量和剪切增稠的约束效果。
2008-06-27 cond-mat.soft
Uncovering instabilities in the spatiotemporal dynamics of a shear-thickening cornstarch suspension
最近的理论预测，不连续剪切增稠（DST）涉及的不稳定性，其性质仍然难以捉摸。在这里，我们探讨了在一个致密的玉米淀粉悬浮液的不稳定动力学耦合长的流变学测量恒定的剪切应力下的超声成像。我们表明，DST的不稳定性的结果，从本地化的带，沿涡度方向上的全球剪切速率响应的特定签名。这些传播事件共存的静态阶段的应力略高于DST发病，导致间歇性的，顺从的动态。在DST的更深处，事件激增，导致更简单的高斯动力学。我们解释我们的结果不稳定涡带推断从最近的模式和数值模拟。
2018-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.CD
Glass transitions and shear thickening suspension rheology
我们介绍了一类简单的模型剪切增稠和/或“堵塞”的胶体悬浮液。这些都是基于示意模式耦合理论（MCT）的玻璃化转变，具有记忆项，取决于密度变量，并在剪切应力和剪切速率。（为了简单起见，流变学的张量方面，例如法向应力，被忽略。我们计算了稳态流动曲线和关联函数。根据模型参数，我们发现了一系列的流变行为，包括“S形”的流动曲线，表明不连续的剪切增稠，和应力诱导的过渡从流体到一个nonergodic（堵塞）的状态，显示零流速在施加应力的间隔。剪切增稠和堵塞的情况下，我们探索出现广泛一致的致密胶体接近玻璃化转变的实验，尽管事实上，我们忽略了流体动力学相互作用。特别是，堵塞过渡，我们提出的概念是完全不同的各种流体动力学机制的剪切增稠在文献中，虽然后者可能仍然适用于较低的胶体密度。我们的堵塞状态是一个应力诱导的玻璃，但其非遍历性转变具有不同于传统的MCT玻璃化转变的分析结构。
2004-06-18 cond-mat.soft
Modeling of Branched Thickening Polymers under Poiseuille Flow Gives Clues as to how to Increase a Solvent Viscosity
通过添加增稠支化聚合物产生的溶剂的粘度增强被预测为聚合物浓度、支化长度和持久性长度以及共价键相互作用的强度的函数。采用耗散粒子动力学模型对非平衡定态Poiffille流场进行了数值模拟，得到了流体的粘度。结果发现，聚合物聚集成聚集体提高了粘度，并且它更强烈地受到键合相互作用强度的影响。一般标度关系被发现的粘度作为研究的变量的函数，这是预期有用的设计和合成的新的增粘聚合物。有人认为，我们的研究结果可以应用于水性增稠剂，重要的胶体流体，如油漆和涂料，也为非极性流体，如超临界CO2，这是一个有前途的非水力压裂液也可用于提高石油采收率。
2021-07-29 cond-mat.soft
A unified description of the rheology of hard-particle suspensions
布朗或胶体颗粒（直径$d \lesssim 1$ $μ$ m）的悬浮液的流变学与较大颗粒（$d \gtrsim 50$ $μ$ m）的悬浮液的流变学明显不同。这两个制度中的每一个已经被单独研究，但流动的悬浮液与中间粒径（1 $μ\textrm{m} \lesssim d \lesssim 50$ $μ$ m），这在应用中普遍存在，仍然知之甚少。通过测量具有广泛尺寸范围的硬球悬浮液的流变学，我们实验表明，剪切增稠驱动从胶体到颗粒流的过渡跨越中间尺寸制度。这一见解使得有可能在全尺寸范围内统一描述硬球的（非惯性）流变学。此外，我们能够测试一个新的理论摩擦诱导剪切增稠，表明我们的数据可以很好地拟合使用从它派生的表达式。
2015-08-24 cond-mat.soft
Shear thickening of suspensions of dimeric particles
本文采用数值模拟的方法研究了摩擦二聚体悬浮液的剪切增稠。我报告的剪切增稠的主要参数的演变，如堵塞体积分数在未加厚和加厚分支的流动曲线，作为二聚体的纵横比的函数。探索的纵横比范围从$1$（球体）到$2$（由两个接吻球体组成的二聚体）。我发现一个流变学定性类似于一个悬浮液的领域，除了第一法向应力差$N_1$，我系统地发现负的小非球面。我还调查了流动下的颗粒的取向顺序。总体而言，我发现，二聚体颗粒的稠密悬浮液具有许多功能，与干燥的粒状系统的剪切下的细长颗粒，特别是在大的施加应力的摩擦状态。对于在小应力的无摩擦状态，我发现，悬浮液堵塞在较低的体积分数比干系统，这种差异随着纵横比的增加而增加。此外，在这种状态下，我发现一个迄今为止未观察到的二聚体沿涡度方向对齐，而不是通常观察到的对齐方向接近流动方向。
2020-03-05 cond-mat.soft
Turning a yield-stress calcite suspension into a shear-thickening one by tuning inter-particle friction
我们表明，非布朗方解石颗粒在甘油-水混合物中的悬浮液可以连续地从屈服应力悬浮液调整到剪切增稠悬浮液-没有可测量的屈服应力-通过添加各种表面活性剂。我们解释我们的研究结果在最近的理论框架内，模型的流变学效应的应力依赖性约束粒子间的运动。裸方解石颗粒悬浮液被发现有有限的屈服应力。在这些悬浮液中，约束颗粒间滑动的摩擦接触在无限小的施加应力下形成并保持其后，而约束颗粒间旋转的粘合剂结合随着施加应力的增加而断裂。添加表面活性剂降低了这种悬浮液的屈服应力。我们表明，与向胶体悬浮液中添加表面活性剂的情况相反，非布朗悬浮液中的这种效应归因于形成摩擦接触的有限起始应力的出现。我们的数据表明，该起始应力的大小是由表面活性剂吸附到颗粒表面的强度设定的，因此，这构成了使用表面活性剂来调节由粘性非布朗颗粒的悬浮液组成的制剂的流变学的新的设计原理。
2020-07-10 cond-mat.soft
A Minimal Model for Vorticity and Gradient Banding in Complex Fluids
本文提出了一个描述复杂流体流动诱导相变的唯象反应扩散模型。该模型由一个非保守的组成变量的运动方程，再加上反应物和产物的牛顿应力关系。多值反应项允许不同的均相共存，导致带状的组合物和剪切速率曲线。一维运动方程从随机初始状态演化到最终的稳态。我们发现，该系统选择带状状态的均匀状态，这取决于应力本构曲线的形状和扩散系数的大小。剪切速率控制下的流动梯度方向上的条带被观察到剪切变稀过渡，而剪切变稠过渡下的应力控制下的涡度方向上的条带被观察到。
2001-04-11 cond-mat.soft
Shear thickening in suspensions of particles with dynamic brush layers
本文研究表面功能化胶体颗粒与遥爪聚合物形成动态共价键所诱导的粘性摩擦，发现动态刷层使剪切增稠起始应力随粒径按-1.76幂律变化，并伴随法向应力差增强和堵塞体积分数降低。
2024-06-10 cond-mat.soft
A rheological signature of frictional interactions in shear thickening suspensions
胶体剪切增稠提出了一个重大的挑战，因为宏观流变学变得越来越受剪切增稠机制中短程颗粒相互作用的微观细节的控制。我们在这里的第一个正常的应力差在很宽的范围内的颗粒体积分数的测量阐明流体动力润滑和摩擦接触力，这是有争议的相对贡献。在中等体积分数下，我们发现$N_1<0$，与流体动力学模型一致，然而在较高体积分数和剪切应力下，这些模型破裂，我们反而观察到扩张（$N_1>0$），表明摩擦接触网络。值得注意的是，在粘度中没有这种转变的特征，相反，在剪切增稠保持连续的同时发生$N_1$符号的这种变化。这些结果表明，剪切增稠的情况下，主要是由摩擦接触的形成，流体动力在较低的浓度起着支持作用。受此启发，我们引入了一个简单的模型，它结合了这些摩擦和流体动力学的贡献，并准确地拟合了在很宽的范围内的颗粒体积分数和剪切应力的测量粘度。
2016-03-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Enhanced shear separation for chiral magnetic colloidal aggregates
我们研究了最简单的胶体螺旋桨的设计原理，这是一种由四个相同的球体组成的结构，可以将平移与旋转结合起来，产生受控的漂移运动。通过考虑超顺磁珠，我们表明，同时行动的磁场和剪切流导致迁移的集群在涡度方向。我们调查的迁移速度对集群的几何参数的依赖性，并发现显着的集群分离可以实现在典型的操作条件下的微流控装置。
2010-11-05 cond-mat.soft
Vorticity Alignment and Negative Normal Stresses in Sheared Attractive Emulsions
通过流变仪和光学显微镜在剪切下研究了胶体玻璃化转变附近的有吸引力的乳液。结果表明：（a）表观粘度η随剪切速率的增加而下降，然后在一定剪切速率范围内基本保持不变，然后继续衰减;（b）第一法向应力差N1在剪切粘度恒定的区域内由近零急剧转变为负值;（c）相应地，圆柱形絮体形成，沿涡量排列，并经历对数滚动运动。对空间约束、吸引力和组成之间相互作用的分析解释了这种行为，这种行为似乎对其他几个复杂系统具有普遍性。
2003-06-17 cond-mat.soft
Aggregates relaxation in a jamming colloidal suspension after shear cessation
本文用斑点可见度光谱法研究了剪切增稠浓胶体悬浮液中可逆聚集体的形成。Dixon和D.J.Durian，Phys.Rev.Lett. 90，184302（2003）]。在堵塞状态下观察到颗粒聚集体的形成，并且监测剪切停止后它们的松弛作为所施加的剪切应力的函数。当施加较大的应力时，聚集体的松弛时间增加。已经提出了几种现象来解释这种行为：增加的聚集体尺寸和体积分数，或更紧密的聚集体中的颗粒的包装。
2005-12-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Schematic mode coupling theories for shear thinning, shear thickening, and jamming
模式耦合理论（MCT）似乎可以解释胶体玻璃化转变的几个方面，尽管不是全部（特别是当存在短程吸引力时）。MCT的发展，从统计力学的合理基础，定性地解释非线性流动行为，如硬球胶体玻璃的屈服应力。到目前为止，这些理论只能预测剪切变稀行为，而在实际胶体中，剪切变稀和剪切增稠都可以发现。然而，后一种观察可以通过假设MCT顶点不仅是应变率的递减函数（如从第一原理发现的），而且是应力的递增函数来合理化。在高度简化的示意性MCT模型中，这不仅可以导致不连续的剪切增稠，而且可以导致在外部应力的影响下流体相的完全停滞（“完全堵塞”）。
2003-10-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Disentangling the roles of roughness, friction and adhesion in discontinuous shear thickening by means of thermo-responsive particles
胶体或颗粒状颗粒的稠密悬浮液可以显示出明显的非牛顿行为，例如不连续剪切增稠（DST）和剪切堵塞（SJ）。颗粒表面粗糙度和粘附力的重要贡献证实了应力激活接触可以在这些现象中发挥关键作用。通过采用由响应性聚合物涂覆的微粒系统，允许摩擦、粘附和表面粗糙度作为温度的函数被选择性地和独立地调谐，我们提供了一种解开这些贡献的方法。我们发现，DST发生在较低的剪切速率时，颗粒之间的摩擦力和粘附力在高温下增强。此外，温度响应性聚合物在低温下提供润滑性，这可以掩盖表面粗糙度。通过侧向力显微镜，揭示了流变学相关的接触条件的性质，阐明了单颗粒性能和宏观流变学之间的联系。剪切过程中的原位温度调节允许修改接触条件，并根据需要打开和关闭DST。这些发现加强了我们对影响DST的微观参数的理解，并为智能非牛顿流体的设计确定了新的途径。
2020-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dilatancy in the flow and fracture of stretched colloidal suspensions
浓缩颗粒悬浮液在制药、化妆品和食品工业中是常见的，它显示出令人感兴趣的流变学。特别是，在高体积分数下经常观察到的粘度随应变速率的急剧增加（剪切增稠和堵塞）具有很强的实际和根本重要性。然而，这些产品的制造及其随后的分配通常涉及与简单剪切流实验的流动几何形状基本上不同的流动几何形状。在这里，我们表明，拉伸载荷下的胶体流体的长丝的伸长和断裂是密切相关的堵塞过渡中看到的剪切流变学。然而，修改后的流动几何形状揭示了重要的附加效应。使用一个模型系统，几乎硬核的相互作用，我们提供了令人惊讶的强大的粘弹性在这样的胶体流体在张力下的证据。通过高速摄影，我们还直接观察到结晶和造粒效应，这导致断裂超过临界伸长率。
2011-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Homogeneous nucleation of colloidal melts under the influence of shearing fields
我们研究了剪切流对均匀晶体成核的影响，使用布朗动力学模拟结合伞形采样技术。由于剪切对称性破缺，导致径向分布函数各向异性。均匀剪切速率抑制晶体形核，导致临界形核尺寸增大。这些观察结果可以用经典成核理论的一个简单的唯象扩展来描述。此外，我们发现，核有一个相对于剪切方向的优先取向。平均而言，核的最长维度沿着涡度方向，而最短维度优选地垂直于涡度方向并且相对于梯度方向略微倾斜。
2004-06-11 cond-mat.soft
Non-monotonic constitutive curves and shear banding in dry and wet granular flows
本研究通过粒子模拟揭示干湿颗粒流在固定压力和体积下的非单调本构曲线，并关联剪切带状化现象，预测了无临界载荷摩擦下的不连续剪切增稠。
2025-01-21 cond-mat.soft
Time dependence in large amplitude oscillatory shear: a rheo-ultrasonic study of fatigue dynamics in a colloidal gel
我们报告的屈服应力材料，即有吸引力的炭黑颗粒制成的胶体凝胶，提交大振幅振荡剪切应力（LAOStress）的响应。在远低于其表观屈服应力的恒定应力幅下，凝胶显示疲劳并逐渐从弹性固体转变为粘性流体。应变响应、傅立叶光谱和李萨如图的时间分辨分析允许定义与凝胶的屈服和流化相关的两个不同的时间尺度$τ_w<τ_f$。流变学与超声成像的耦合进一步导致LAO应力响应的局部图像，其中凝胶首先在$τ_w$的壁处失效，然后经历涉及固体-流体共存的缓慢非均相流化，直到整个样品在$τ_f$为流体。在梯度和涡度方向上观察到空间不均匀性，并建议由周围的流化悬浮液侵蚀成宏观域的最初solidlike凝胶的碎片。
2014-01-14 cond-mat.soft
Self-assembly and complex manipulation of colloidal mesoscopic particles by active thermocapillary stress
我们表明，多个微泡引起的主动热毛细应力提供了简单的路线，直接自组装和复杂的，但可控的微操作的介观胶体颗粒嵌入在液体中。使用光镊在液体-玻璃界面上使微泡成核。围绕单个气泡的流动导致在气泡底部处的环中的颗粒的自组装，而在气泡界面上产生的不对称温度分布打破了流动的方位角对称性，并且引起相对于气泡在不同轴向平面处的颗粒的同时积累和排斥。由于两个相邻的气泡的流动导致更多样化的效果，包括颗粒的分选，以及导致颗粒径向和轴向旋转的局部涡度-后者是首次使用光镊获得的。通过在空间离散的温度分布上使气泡成核来实现分选，而通过在温度梯度的存在下使气泡成核来产生涡度，所述温度梯度再次导致方位流中的强烈的涡度破坏。在实验中获得的流动剖面解释的分析解决方案或定性解释相关的热毛细问题，采用斯托克斯方程和热方程。
2019-03-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The Intriguing Flow Behavior of Soft Materials
在室温下能因热应力而变形的材料称为软材料。包含均匀分布在流体相中的固体颗粒的胶体悬浮液（例如，烟、雾、墨水和牛奶）、乳液（蛋黄酱、乳液和奶油）、糊剂（番茄酱、牙膏）、颗粒介质（一袋米或沙子）和聚合物凝胶（多糖凝胶）可以被归类为软材料，并且在家庭和工业装置中普遍存在。软质材料具有丰富的流动和变形特性，如剪切变稀或触变性、剪切增稠或粘性、非零法向应力和屈服应力等。本文解释了软质材料的一些神秘的流动特性。
2020-12-24 cond-mat.soft
Shear-induced structuration of confined carbon black gels: Steady-state features of vorticity-aligned flocs
已知吸引性颗粒的各种分散体在受限几何形状中剪切时聚集成涡旋对齐条纹的图案。我们报告了一个彻底的实验研究，这种剪切诱导涡对准通过直接可视化的炭黑凝胶在简单的平面剪切和旋转剪切细胞。控制参数，如间隙宽度，应变速率，和凝胶浓度系统地变化。结果表明，在稳定状态下的条纹图案的波长线性依赖于间隙宽度$h$，而不敏感的凝胶浓度$C$和剪切速率$\gp$。涡旋排列的絮体的宽度与间隙宽度一致，并且与$C$和$\gp$无关，这暗示了可压缩圆柱形絮体的简单图像。最后，我们表明，存在一个临界剪切速率$\gp_c$以上的结构不发生，$\gp_c$规模为$h^{-α}$与$α=1.4\pm 0.1$独立的$C$。这一广泛的数据集应该打开的方式，在吸引力的胶体系统中的涡对准现象的定量建模。
2010-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effective temperatures of a driven, strongly anisotropic Brownian system
我们使用布朗动力学的计算机模拟的一个中等密度的胶体系统进行稳定的剪切流调查的唯一性，所谓的有效温度。我们比较有效的温度计算的波动耗散比和线性响应的静态，长波长，外部扰动沿两个方向：剪切梯度方向和涡度方向。在高剪切速率下，当系统为强各向异性时，由涨落耗散比导出的有效温度近似与波矢无关，但沿梯度方向的温度略高于沿涡量方向的温度。从静态线性响应中得到的温度与从波动耗散比中得到的温度对方向的依赖性相同。然而，前者和后者的温度是不同的。我们的研究结果表明，目前使用的有效温度公式可能不适用于强各向异性，驱动系统。
2011-06-28 cond-mat.soft
Non-equilibrium dynamics of a confined colloidal bilayer in planar shear flow
利用布朗动力学（BD）模拟，我们研究了剪切流对受限于狭缝孔中的带电胶体系统的结构和动力学性质的影响。我们的模型包括球形微离子通过Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）和软球势相互作用。DLVO参数根据在低离子强度的溶剂中的中等带电的二氧化硅颗粒（具有化合价Z $\sim$ 35）的系统来选择。在所考虑的限制条件下，胶体形成两个明显的层。在本研究中，我们调查剪切诱导的过渡层中的平移顺序和动力学，包括平移扩散的讨论。特别是，我们表明，在剪切熔化状态下的扩散可以描述一个分析模型，涉及一个单一的剪切驱动粒子在谐波陷阱。我们还探讨了锯齿形运动的出现，其特征在于在涡度方向的层中的粒子的时空振荡。最近在厚得多的胶体膜的实验中也观察到了类似的行为。
2013-05-31 cond-mat.soft physics.comp-ph
Embedding Orthogonal Memories in a Colloidal Gel through Oscillatory Shear
最近已经表明，在广泛的一类无序系统中，振荡剪切训练可以将特定剪切协议的记忆嵌入到相关的物理参数中，例如屈服应变。这些剪切协议可以用于改变系统的物理性质，并且协议的存储器可以稍后被“读出”。在这里，我们研究剪切训练记忆的胶体凝胶，其中包括一个有吸引力的相互作用和网络结构，并发现这样的系统可以支持沿和正交于训练流方向的记忆。我们使用振荡剪切协议设置和读出的屈服应变记忆和共聚焦显微镜分析整个剪切训练的重排凝胶结构。我们发现，凝胶债券在很大程度上保持各向同性的剪切涡平面在整个培训，这表明形成的结构，以支持剪切沿培训剪切平面也能够支持剪切沿正交平面。正交记忆将剪切记忆的有用性扩展到更多的应用，并且应该也适用于许多其他无序系统。
2019-10-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Wall slip and bulk flow heterogeneity in a sludge under shear
CEA, DES/ISEC/DPME/SEME/LFCM, Université de Montpellier（法国原子能委员会，蒙彼利埃大学）；ENSL, CNRS, Laboratoire de Physique（里昂高等师范学校，法国国家科学研究中心，物理实验室）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
研究通过流变学和超声成像技术揭示了污泥在剪切下的复杂流动行为，包括本体流动不均匀性和壁滑动现象，强调了局部流动表征对理解污泥流变学的重要性。
2024-11-01 cond-mat.soft
Describing the Flow Curve of Shear-Banding Fluids Through a Structural Minimal Model
从实验和理论（建模）的角度简要回顾了胶体体系的主要特征，这些胶体体系形成具有不同力学性质的流体相，即剪切带流体。提出了非单调剪应力-剪切速率本构关系。这种关系来自一个唯象模型的剪切ratedependent粘度描述结构的变化，并涉及在给定的剪切应力下的多值剪切速率的可能性。在应力依赖粘性的情况下，同样的模型允许人们预测涡度带。讨论了该模型在控制应力下的预测，即剪切速率随应力的增减而发生一种上跳和下跳现象。应用该模型对胶体体系的流动曲线进行了评价。特别强调的是放在适当的计算的剪切速率函数在圆柱形Couette细胞，以处理相应的流动曲线，表现出众所周知的剪切应力平台。实际上，由于不同的流体相共存于流动域中，测量的（扭矩对角速度）数据不能直接转换成流变（剪切应力对剪切速率）函数。由于模型中缺乏非局部项，无法直接确定应力平台，因此将该值作为可调参数。因此，模型预测令人满意地匹配蠕虫状胶束溶液的文献中的实验数据。
2009-03-04 cond-mat.soft
Unsteady flow and particle migration in dense, non-Brownian suspensions
我们目前的实验结果致密的玉米淀粉悬浮液的例子，非布朗，近硬的颗粒，经历连续和不连续的剪切增稠（CST和DST）在中间和高密度分别。我们的研究结果提供了强有力的支持，最近的理论，涉及一个应力依赖的有效接触摩擦颗粒之间。然而，我们表明，在DST制度，理论可能会导致一个预期的稳态剪切带沿涡轴分层取向，真正的流动是不稳定的。为了解释这一点，我们认为，稳态带一般排除的要求，硬的非布朗粒子，溶剂压力和正常的正常分量的颗粒应力必须分别平衡带之间的界面。（否则，就会出现不平衡的移民流动。）然而，长寿命的瞬态剪切带仍然是可能的。
2016-05-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mode-coupling approach to non-Newtonian Hele-Shaw flow
研究了径向Hele-Shaw盒中牛顿流体驱替非牛顿流体的Saffman-Taylor粘性指进问题。我们执行一个模式耦合的方法来解决这个问题，并检查在弱剪切极限的流体-流体界面的形态。详细推导了描述界面模式早期非线性演化的微分方程。由于涡所产生的，我们修改的达西定律，我们引入了一个矢量势的速度在对比传统的标量位。我们的分析结果解决如何模式耦合动力学与尖端分裂和侧支化在剪切变稀和剪切增稠的情况下。本文还分析了矩形Hele-Shaw盒中非牛顿界面图形的发展。
2002-12-19 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
Effective aspect ratio of helices in shear flow
我们报告的刚性胶体螺旋悬浮在剪切流的模拟结果，使用耗散粒子动力学的悬浮流体的粗粒度表示，以及确定性的轨迹的非布朗螺旋计算的阻力张量下的细长体近似。剪切流产生螺旋的不均匀旋转，类似于其他高纵横比颗粒，使得更长的螺旋花费更多的时间与流体速度对齐。我们引入了一个几何有效的纵横比直接计算的螺旋几何形状和动态有效的纵横比来自粒子的轨迹，并发现这两个有效的纵横比是近似相等的整个参数范围内测试。我们还描述了所观察到的瞬时偏转的螺旋轴的涡度方向，可以发生时，螺旋旋转通过梯度方向，并依赖于螺旋绕其轴的旋转。
2020-08-11 cond-mat.soft
The connection between shear thinning and biaxial orientation for quasi-ideal rods
准理想胶体棒的完整取向有序张量作为剪切速率的函数，通过在两个相关的散射平面，流动梯度（1 - 2）和流动涡度（1 - 3）平面上对各向同性fd-病毒悬浮液进行流变SANS（流变学与小角中子散射）测量而获得。微观有序可以被确定为所观察到的剪切稀化的起源。由Smoluchowski，以及土井-爱德华兹-Kuzuu理论的流变学响应的定性描述是可能的，因为我们获得了不同浓度的主曲线，缩放剪切速率与表观集体旋转扩散系数。然而，观察表明，在小剪切速率下的有序化和剪切稀化的相互依赖性比预测的要强。提取的零剪切粘度匹配的自扩散杆在半稀溶液中的浓度依赖性，而导演倾斜接近已经在非常低的剪切速率的流向。相反，我们观察到一个较小的依赖于剪切速率在高剪切速率的整体排序，以及不断增加的双轴性。
2016-08-11 cond-mat.soft
Thermally Fluctuating, Semiflexible Sheets in Simple Shear Flow
我们进行布朗动力学模拟半柔性胶体片与流体动力学相互作用和剪切流中的热波动。作为一个函数的弯曲刚度比剪切能量（无量纲量，我们表示$S$）和弯曲刚度比热能，我们观察到一个动态的过渡，从随机翻转到起皱和连续翻滚。这种动力学的转变是扩大了热波动，并在它发生的$S$的值是一致的混沌动力学发现的非热片的发病。不同的动态构象的流变性能，如粘度和法向应力差的影响也被量化。也就是说，在稀分散体的片材的粘度被发现，以减少与增加剪切速率（剪切变稀），直到动态起皱过渡，在这一点上，它再次增加（剪切增稠），和非零的第一法向应力差被发现，表现出局部最大值相对于温度在大$S$（小剪切速率）。这些结果揭示了分散在流体中的波动二维材料的动力学行为，并应为相关溶液处理方法的设计提供重要信息。
2021-10-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Exploring noisy Jeffery orbits: A combined Fokker-Planck and Langevin analysis in 2D and 3D
本文通过 Langevin 模拟与 Fokker-Planck 方程研究含噪声的 Jeffery 轨道，将解析解从无限细针推广到任意形状因子颗粒，并比较了二维与三维系统的取向有序性和旋转行为。
2024-11-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
