Softening and Yielding of Soft Glassy Materials
固体变形和流体流动，但软玻璃质材料，如乳液，泡沫，悬浮液和糊状物，表现出固体和液体状行为的复杂混合。虽然已经取得了很大的进展，了解他们的弹性（小应变）和流动（无限应变）的性质，这种理解是缺乏的软化和屈服现象，连接这些渐近制度。在这里，我们提出了一个全面的框架软化和屈服的软玻璃质材料，振荡流变试验的广泛的数值模拟的基础上，并显示两个不同的情况下展开取决于材料的堆积密度。对于致密系统，存在单一的、与压力无关的应变，其中弹性模量下降并且颗粒运动变得扩散。相比之下，对于弱堵塞系统，出现两个步骤的过程：在中间软化应变，弹性模量和损耗模量都下降，然后达到一个新的平台值，而颗粒运动变得扩散在明显较大的屈服应变。我们发现，软化与大量的微观接触变化，导致非分析流变签名。此外，软化应变与压力的缩放建议存在一个新的压力规模以上的软化和屈服一致，我们验证了这个交叉规模的存在。因此，我们的研究结果证明存在两种不同类别的软玻璃质材料-干扰为主和密集-并显示如何通过它们的流变指纹来区分它们。
2017-11-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Microscopic precursors of failure in soft matter
软物质的力学性质除了是学术研究的一个活跃领域外，在无数的应用中具有重要意义。鉴于软材料可以相对容易地变形，它们的非线性行为特别相关。大载荷最终导致材料失效。在这篇透视文章中，我们讨论了最近的工作，旨在通过仔细研究各种加载条件下的软系统的微观结构和动力学来检测故障的前兆。特别是，我们表明，微观动力学是软材料的最终命运的一个强大的指标，能够揭示故障的前兆高达数千秒之前的任何宏观迹象减弱。
2019-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Predicting Fracture Energies and Crack-Tip Fields of Soft Tough Materials
包括弹性体和凝胶的软材料在生物系统和技术应用中普遍存在。尽管已知软材料的固有断裂能相对较低，但对固有断裂能如何与工艺区中的机械耗散协作以赋予软材料高断裂韧性还不很清楚。此外，软韧材料的断裂能和裂尖应变场的预测也是一个挑战。在这里，我们报告了一个缩放理论，占内在的断裂能和耗散的增韧软材料的协同效应。然后，我们开发了一个耦合的粘性区和Mullins效应模型能够定量预测断裂能的软韧性材料和大变形下的软材料裂纹尖端周围的应变场。通过软韧材料大变形断裂实验，定量验证了理论和模型的正确性。提出了一种通用的韧化图，可用于指导新型软韧材料的设计。
2015-06-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Network topology in soft gels: hardening and softening materials
软凝胶的结构复杂性是通用机械响应的起源，该响应允许在相同材料中的大变形、受控弹性恢复和韧性。利用这种材料的潜力的一个限制是对本体机械性能的微观结构起源的基本理解不足。在这里，我们调查的作用，网络拓扑结构在模型凝胶通过3D数值模拟。我们的研究将空间网络组织的拓扑结构与屈服和损伤前的非线性流变响应联系起来：我们的分析阐明了如何单独使用网络连接来修改大应变下的凝胶力学，从应变软化到硬化，甚至到脆性响应。这些发现为智能材料设计和理解潜在的广泛的技术相关材料的非平凡的机械响应提供了新的见解。
2017-10-05 cond-mat.soft
Tensorial Constitutive Models for Disordered Foams, Dense Emulsions, and other Soft Nonergodic Materials
近年来，“软玻璃态物质”的范式被用来描述表现出强烈的局部无序和缓慢的介观重排的各种非遍历材料。然而，到目前为止制定的“软玻璃流变学”（SGR）模型处理隔离的剪切应力，有效地“标量化”的应力和应变率张量。在这里，我们提供的SGR模型，结合其非平凡的老化和屈服性能与张量结构，可以特别适应，例如，流体膜组件或无序泡沫的描述概括。
2003-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Disentangling glass and jamming physics in the rheology of soft materials
在大密度下，由于拥挤效应可能引起布朗粒子的玻璃化转变，或非布朗粒子的堵塞转变，软粒子体系的剪切流变学变得复杂。在这里，我们成功地探讨了假设，即剪切应力的贡献，从玻璃和干扰物理是“添加剂”。我们表明，在各种软材料中测量的实验流动曲线（胶态硬球、微凝胶悬浮液、乳液、含水泡沫）以及在热和非热极限下获得的软排斥性颗粒的数值流动曲线可以通过一个简单的模型很好地描述，该模型假设玻璃和堵塞流变性对剪切应力有线性贡献，只要在两个扇区中正确识别时间和应力的相关标度。我们的分析证实，胶体硬球的动力学是唯一的玻璃物理控制，而水性泡沫只对干扰效果敏感。我们表明，微米级乳液的贡献都需要成功地占流动曲线，这揭示了这两种现象的不同签名。最后，对于两个系统的软微凝胶颗粒，我们表明，流动曲线是胶体系统的玻璃化转变的代表，并推断微凝胶颗粒是不太适合研究的干扰过渡实验。
2013-02-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Scanning acoustic microscopy for mapping the microstructure of soft materials
声学提供了一种强大的模态，可以“看到”各种弹性材料的机械性能。它特别适用于探测软材料，可以实现出色的对比度和传播距离。我们已经建立了一个扫描声学显微镜能够映射这种材料的微观结构。我们回顾了扫描声学显微镜的一般原理，并提出了新的例子，其应用在成像生物物质，工业材料和颗粒系统。
2009-04-30 cond-mat.soft
An Extreme Toughening Mechanism for Soft Materials
柔软而坚韧的材料在自然界和日常生活中无处不在。软材料的断裂韧性与固有断裂能之间的比率定义其韧性增强。长期以来，软材料的增韧作用主要是由于Mullins效应和粘弹性等耗散机制引起的体应力-拉伸滞后效应。结合实验和理论，我们发现，体耗散机制显着低估了韧性增强的软韧性材料。我们提出了一种新的机制和标度律来解释各种软材料的极端增韧。我们表明，软材料的韧性增强依赖于体积阻尼耗散，和近裂纹耗散由于聚合物链缠结等机制。与块体滞后耗散不同，近裂纹耗散并不一定会导致块体材料产生大的应力-拉伸滞后。这种极端的增韧机制可以普遍应用于各种软韧材料，从双网络水凝胶、互穿网络水凝胶、缠结网络水凝胶和滑环水凝胶，到未填充和填充橡胶。
2022-02-13 cond-mat.soft physics.app-ph
Soft materials for linear electromechanical energy conversion
我们简要回顾了软材料线性机电效应的文献，特别是在合成和生物聚合物以及液晶（LC）中。首先我们描述了正压电性和逆压电性的结果，然后我们讨论了弯曲和电极化的强度之间的线性耦合，这可能被称为弯曲压电性，或挠曲电性。
2014-07-29 cond-mat.soft
Simulating dynamic bonding in soft materials
McKetta Department of Chemical Engineering, University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校麦凯塔化学工程系）；Department of Chemical Engineering, University of Michigan（密歇根大学化学工程系）；Department of Chemistry, New York University（纽约大学化学系）；Simons Center For Computational Physical Chemistry, New York University（纽约大学西蒙斯计算物理化学中心）；Biointerfaces Institute, University of Michigan（密歇根大学生物界面研究所）
本文综述了通过分子动力学、蒙特卡洛和混合模拟方法建模软物质中动态键合的最新进展，并指出了当前挑战和未来方向。
2025-10-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Tailoring superelasticity of soft magnetic materials
将磁性胶体颗粒嵌入弹性聚合物基质中导致可以通过外部磁场从外部可逆地寻址的智能软材料。我们发现一个明显的非线性超弹性应力-应变行为的这种材料使用数值模拟。这种行为的结果从两个应力诱导机制的组合：嵌入的颗粒聚集体的分离机制以及磁矩的重新取向机制。超弹性状态可以通过外部磁场可逆地调节或甚至打开和关闭，并且因此在操作期间被定制。与记忆合金的超弹性行为的相似性表明类似的应用，具有可逆可切换性和软材料的更高生物相容性的额外益处。
2015-10-14 cond-mat.soft
Elastic Cherenkov effects in transversely isotropic soft materials-I: Theoretical analysis, simulations and inverse method
在尘埃等离子体晶体或软材料中，集中于一点的高速运动的体积力可以诱导剪切波马赫锥，这是实验观察到的现象，称为弹性切伦科夫效应（ECE）。软材料中的ECE形成了超声剪切成像（SSI）技术的基础，SSI技术是近年来应用于临床的基于超声的动态弹性成像方法。以往的研究集中在各向同性材料模型的ECE软材料。在本文中，我们调查各向异性软介质中的ECE的存在和关键特征，通过使用理论分析和有限元（FE）模拟，我们将结果应用于生物软组织的非侵入性和非破坏性表征。我们还从理论上研究了超弹性各向异性软材料中的剪切波的特性，考虑到超声探头与软组织之间的接触可能导致有限变形，由一个源高速移动。在理论分析和数值模拟的基础上，提出了一种反演不可压缩横观各向同性（TI）软材料各向异性和超弹性参数的方法。最后，我们通过推导条件数的解析形式和数值实验研究了反问题解的性质。在论文的第二部分中，进行了离体和体内实验，以证明逆方法在实际应用中的适用性。
2020-08-31 cond-mat.soft
Cutting soft materials: how material differences shape the response
本研究通过实验和计算模型揭示了软材料切割行为的材料依赖性，发现粘附和粘性力主导切向应力，为软切割机制提供了新见解。
2025-07-17 cond-mat.soft physics.class-ph
Wrinkles Riding Waves in Soft Layered Materials
由于机械不稳定性而在柔软的层状材料中形成周期性褶皱在自然界中是普遍的，并且已经被提出用于多种应用中。然而，这种现象主要是在准静态环境中探索的。在这项工作中，我们测量的动态软弹性体块与硬表面膜进行高速冲击，并观察皱纹形成，并骑在波传播通过系统。我们分析了我们的测量与大变形，非线性粘超弹性有限元模拟耦合到一个分析模型。测量和模拟动力学之间的比较显示出良好的一致性，并表明惯性和粘弹性起着重要的作用。这项工作鼓励未来的软材料，包括大变形，高度非线性形态的表面不稳定性的动力学研究，并可能有应用领域，包括冲击缓解，软电子，软夹层复合材料的动力学。
2018-10-15 cond-mat.soft
Three dimensional optical manipulation and structural imaging of soft materials by use of laser tweezers and multimodal nonlinear microscopy
我们开发了一个集成系统的全息光学捕获和多模非线性显微镜，并进行同时三维光学操纵和非侵入性的结构成像的复合软物质系统。我们结合不同的非线性显微技术，如相干反斯托克斯拉曼散射，多光子激发荧光和多谐波产生，并使用它们来可视化的长程分子有序软材料通过其偏振激发和检测。该组合系统使我们能够完成两个，在复合软材料，如胶体夹杂物在液晶，以及成像的复合材料中的每个单独的成分在不同的非线性光学模态的操纵。我们还演示了光学生成和控制的拓扑缺陷和同时重建其三维长程分子取向模式的非线性光学图像。
2010-11-17 cond-mat.soft
Averaging rheological quantities in descriptions of soft glassy materials
许多平均场模型被用来描述玻璃材料的力学行为。它们通常依赖于对元素或状态的分布进行的平均。我们在这里强调，平均是一个更复杂的过程中的力学比在更经典的情况下，如相变在磁系统。这导致我们修改最近提出的SGR模型软玻璃材料的预测，我们建议，粘度应该发散在玻璃化转变温度$T_g$与指数形式$η\sim \exp(\frac{A}{T-T_g})$。
2000-12-08 cond-mat.soft
Linear Viscoelasticity of Soft Glassy Materials
由于不具有时间平移不变性，老化软玻璃材料不遵守线性粘弹性的基本原理。我们表明，通过变换的线性粘弹性框架从实时域的有效时间域，其中的材料时钟被重新调整，以考虑弛豫时间的演变，软玻璃材料服从有效时间平移不变性。因此，我们证明了成功的验证的原则，线性粘弹性（玻尔兹曼叠加原理和卷积关系的蠕变柔量和应力松弛模量）为不同类型的软玻璃质材料在有效的时间域。
2014-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fluidisation and plastic activity in a model soft-glassy material flowing in micro-channels with rough walls
通过模型软玻璃材料的介观数值模拟，我们研究了边界粗糙度对材料流动行为的作用，探测了体/壁和全局/局部流变学。我们发现，粗糙度降低了壁面滑移诱导的润湿性和作为一个源的fluidation的材料。塑料事件的直接检查表明，它们的发生率与流动性场的增长，调和我们的模拟与动力学弹塑性描述堵塞的材料。尽管如此，我们观察到定性和定量的差异缩放，取决于距离粗糙的墙壁和施加的剪切。粗糙度的取向统计的影响也进行了研究。
2016-04-04 cond-mat.soft
Softening Theory of Matter Tuning Atomic Border to Make Soft Materials
由于软物质在许多领域有着不可替代的应用，因此，对材料软度的调控具有重要的理论和实际意义。本文旨在提出一个解释所有软物质背后机制的理论范畴--软化理论。提出了一种具有通用性的软化所需物质的技术策略，即在原子水平上通过调节物质的内部边界来显著降低物质的熔点。这一理论与经典的将核视为液滴的核液滴模型相一致，后者成功地解释了许多现象。它还解释了实验事实，即，材料的熔点急剧降低，因为颗粒变得足够小，在这种情况下，原子边界的影响变得弱得多。沿着这个方向，自然界中存在的许多现象都可以得到很好的理解。例如，如果考虑到由原子核和电子组成的原子可以被视为流体的事实，那么根据宏观世界和微观世界之间的一致性，所有由原子组成的物质在其宏观尺度上都应该保持流体状态。然而，由于宏观和微观状态的一致性被打破，许多物质不能保持其原有的原子流体行为。根据目前的软化理论，现在很容易理解这种一致性的破坏是由于原子相互作用产生的力造成的。为了解决这种固有的限制，可以开发一组潜在的技术方法来调整物质的原子边界，从而制造所需的软材料。这项工作提供了一个理论基础，部分解决的性质，这将有助于使未来的软物质在未来的时间。
2018-04-04 cond-mat.soft
Influence of boundary conditions on yielding in a soft glassy material
在两种不同的边界条件下，在1mm的间隙内研究了剪切Laponite悬浮液的屈服行为。无滑移条件下，确保使用粗糙的墙壁，导致剪切局部化已经报道在各种软玻璃材料。当使用光滑几何形状允许表观壁滑移时，样品被示出破碎成宏观固体块，其被周围的流化材料缓慢侵蚀直到整个样品为流体的点。边界条件对屈服的这种剧烈影响表明，存在某种宏观特征长度，这种特征长度可能与剪切作用下堵塞材料的协同效应有关。
2009-01-06 cond-mat.soft
Explicit dispersion relations for elastic waves in extremely deformed soft matter with application to nearly incompressible and auxetic materials
我们分析了弹性波在有限变形的软材料中的传播。我们推导出明确的色散关系，并应用这些结果来研究弹性波传播（i）几乎不可压缩的材料，如生物组织和聚合物，和（ii）负泊松比或拉胀材料。我们发现，几乎不可压缩材料的横波速度表现出很强的依赖性的传播方向和初始应变状态，而纵向分量没有受到显着影响，直到达到极端水平的变形。对于高度可压缩材料，我们表明，压力和剪切波的速度强烈依赖于初始变形和传播方向。当施加压缩时，纵波速度在正体积模量材料中减小，而在负体积模量材料中增大;这与波传播的方向无关。我们证明了有限变形通过诱导的有效压缩性和刚度的组合影响弹性波的传播。
2014-12-31 cond-mat.soft
Coupling of elasticity to capillarity in soft aerated materials
研究了含气泡软固体的弹性性质。与标准多孔材料相反，基质的柔软性允许基质弹性与由气泡带来的表面张力力耦合。由于适当的实验模型系统，我们展示了如何弹性响应的分散体是由两个无量纲参数：气体体积分数和毛细管数比较的弹性矩阵的刚度的气泡。我们还表明，我们的实验结果与计算的剪切模量通过微观力学方法是一致的。
2013-12-16 cond-mat.soft
A tutorial on the stability and bifurcation analysis of the electromechanical behaviour of soft materials
软材料，如液体，聚合物，泡沫，凝胶，胶体，颗粒材料和大多数软生物材料，在我们的日常生活中发挥着重要作用。从力学的角度来看，软材料由于其低弹性模量而容易实现大的变形;同时，经常观察到表面不稳定性，包括皱纹，折痕，褶皱和脊等。特别地，受到电刺激的软橡胶可以实现通常伴随着不稳定性的显著大的变形。虽然不稳定性通常被认为会导致工程背景下的故障，并带有负面含义，但它们也可以用于各种应用，如表面图案化，巨大的驱动应变和能量收集。在生物世界中，不稳定性和分叉现象通常先于重要事件，例如内吞作用、细胞融合等。稳定性和分叉分析（特别是软材料）是具有挑战性的，往往是一个可怕的障碍进入这一重要领域。多学科的读者可能缺乏一个或多个领域的背景，这些领域是进行必要的建模或甚至理解文献中的论文所必需的。此外，将静电与大变形结合在一起带来了自己的挑战。在这篇文章中，我们提供了一个教程的基础上的稳定性和分叉分析的背景下，软机电材料。文章的目的是使用简单的例子和“温和地”引导读者，不熟悉变形介质的稳定性分析或静电学，以培养理解已经存在的相关文献的能力，并使他们能够开始对这个主题进行最先进的研究。
2022-12-14 cond-mat.soft
Solid-Liquid Composites for Soft Multifunctional Materials
具有液体成分的软材料是材料设计中的新兴范例。将液相（例如水、液态金属或复杂流体）掺入固体材料中赋予独特的性质和特征，这些性质和特征由于液体和固体的显著不同的性质而显现。特别是近年来，这导致了一系列具有新功能响应的新型材料的开发和研究，其应用领域包括软电子学，软机器人，3D打印，湿颗粒系统甚至细胞生物学。在这里，我们提供了一个固体-液体复合材料，广义上定义为至少有一个，相分离的液体成分的材料系统的审查，并讨论其形态和制造方法，其新兴的机械性能和功能响应，以及广泛的应用范围。
2021-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The fracture of highly deformable soft materials: A tale of two length scales
高度可变形软材料的断裂在广泛的技术应用中具有重要的实际意义，出现在诸如软机器人、可拉伸电子器件和组织工程等领域。从基本物理学的角度来看，这些材料的失效构成了根本性的挑战，因为涉及到强烈的非线性和耗散变形。在这篇综述中，我们讨论了在软材料中的裂纹的物理和突出的两个长度尺度的特征强非线性弹性和耗散区附近的裂纹尖端在这种材料。我们讨论的物理过程，理论概念和数学结果，阐明了这两个长度尺度的性质，并表明，这两个长度尺度可以分类范围广泛的材料。新兴的多尺度物理图像概述了断裂软材料的预测理论的发展所需的理论成分。最后，我们列出了开放的挑战和未来的调查方向。
2020-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A snapshot review on soft-materials assembly design utilizing machine learning methods
本文综述了机器学习与人工智能方法在软材料组装设计中的应用，涵盖高通量结构表征、构建模块逆向设计及与LAMMPS、HOOMD-blue等分子动力学引擎兼容的科学软件发展现状。
2024-05-06 cond-mat.soft
Long-term memory and delayed shear localisation in soft glassy materials
我们从理论上研究了软玻璃材料在应力松弛过程中的动力学行为。通过详细的数值模拟的介观软玻璃流变模型和三个不同的简化连续流动性模型，我们表明，一个戏剧性的剪切局部化不稳定性的出现，其中应变场突然变得不均匀的样品内，伴随着急剧下降的应力。值得注意的是，这种不稳定性可能会出现在非常长的延迟时间后，应变施加，由于长期记忆固有的玻璃系统。灾难性的机械不稳定性可能在任何变形之后很长时间内出现，这一发现可能对材料加工和性能产生深远的影响，并且可能也对延迟的地球物理现象产生影响。
2019-07-12 cond-mat.soft
Strain-Rate Frequency Superposition (SRFS) - A rheological probe of structural relaxation in soft materials
软质材料的流变特性通常表现出令人惊讶的普遍线性和非线性特征。在这里，我们表明，这些属性可以统一考虑的应变率振幅上的材料的结构弛豫的效果。我们提出了一种新的形式的振荡流变学，应变率频率叠加（SRFS），其中的应变率振幅是固定的频率是变化的。我们表明，SRFS可以隔离的响应，由于结构松弛，即使它发生在频率太低，无法使用标准技术。
2007-06-12 cond-mat.soft
Rheology of Soft Glassy Materials
我们认为许多软质材料（泡沫、乳液、泥浆等）的流变学具有相似性。结构无序和亚稳态的共同特征。介绍了一个通用模型的"软玻璃物质“的介观动力学，与平均场噪声温度x表示的相互作用。我们发现幂律流体的行为，无论是（x<1）或没有（1<x<2）的屈服应力。对于1<x<2，储能模量和损耗模量都随频率变化为$ω^{x-1}$，在玻璃化转变附近变得平坦（x=1）。$x\approx 1$的值可能来自于某些自旋玻璃模型中所见的边缘动力学。
1996-11-27 cond-mat.soft
Modeling hydrodynamic interactions in soft materials with multiparticle collision dynamics
多粒子碰撞动力学（MPCD）是一种灵活、鲁棒的细观计算技术，用于模拟软材料中溶剂介导的流体动力学相互作用。在这里，我们提供了一个关键的概述MPCD方法，并总结其电流强度和局限性。该方法的能力突出审查其最近的应用程序来模拟不同的现象，从复杂的流体和热渗透运输的流动，细菌游泳和活性粒子自组装。我们还讨论了突出的挑战和新兴的方法的发展，预计将大大扩大MPCD的适用性，以其他系统的技术重要性。
2019-02-27 cond-mat.soft
Smooth waves and shocks of finite amplitude in soft materials
近年来发展起来的软质材料表现出非线性波传播特性，在能量捕获、冲击缓冲和波聚焦等方面具有潜在的应用价值。本文研究了受横向和轴向冲击复合作用的大变形材料，并研究了由此产生的非线性波。我们确定的影响，预变形和所采用的本构模型的诱导运动的依赖性。我们分析了新Hookean本构模型，并表明它不能捕捉剪切冲击和拉伸诱导的冲击，在软材料的实验结果相比。我们发现，Gent本构模型预测，压缩冲击可能不足以引起一个准压力冲击-但它可能会引起一个准剪切冲击，拉伸冲击可以触发准压力冲击-并可能同时触发一个准剪切冲击，与实验数据一致。我们表明，拉伸冲击必须大于一个计算的阈值，诱导冲击，并表明，这个阈值降低了预剪切的应用。
2019-01-02 cond-mat.soft
Modeling coupled electrochemical and mechanical behavior of soft ionic materials and ionotronic devices
近来，对能够承受大拉伸的柔软且生物相容的电子装置的需求有所增加。离子导电聚合物由于能够在保持所需的机械和化学特性的同时实现电荷在聚合物网络中的传输，因此为这些新兴应用提供了一类有前途的软材料。与传统电导体中的电子转移相反，通过离子迁移实现跨这些聚合物的电荷传输。当这种材料与电气系统结合使用时，它们被称为离子电子器件。基于其材料组成和几何形状模拟器件性能的能力将加速和改进离子电子器件设计。开发离子导电聚合物的可靠模拟能力的主要挑战是复杂和耦合的电化学机械行为。在这项工作中，我们解决这个挑战，通过引入一个多物理场框架，将离子传输，电场和大变形的耦合效应。所开发的多物理场模型的效用是通过模拟具有代表性的离子输运问题和软离子电子器件的操作来展示的。
2022-04-26 cond-mat.soft
Understanding rheological hysteresis in soft glassy materials
受最近软玻璃材料流变滞后实验研究的启发，我们数值研究了简单屈服应力流体和粘度分叉屈服应力流体中的应变率扫描。我们的模拟向下，然后向上的应变率扫描，在流动性模型和软玻璃流变模型内进行，成功地捕捉到实验观察到的单调下降的流变滞后回线的面积与扫描时间在简单的屈服应力流体，和钟形的滞后回线面积对扫描时间的依赖粘度分叉流体。我们提供的参数解释这两种不同的功能形式的简单和粘度分叉流体的不同倾向，形成剪切带在扫描过程中，并表明，我们的模拟捕获的带状行为确实同意实验报告。我们还讨论了非弹性和粘弹性流体之间的滞后行为的差异。我们的模拟定性同意这里讨论的四种不同的软玻璃材料的实验数据。
2017-02-26 cond-mat.soft
Cloaking by coating: How effectively does a thin, stiff coating hide a soft substrate?
从人体组织到水果，许多柔软的材料都被一层薄薄的硬材料覆盖。虽然这种涂层的主要作用通常是保护较软的材料，但薄而硬的涂层对复合材料的机械性能也有重要影响，使其看起来比底层材料硬得多。我们研究这种隐形效果的涂层的压痕测试，测量的复合固体的“坚定性”的特定情况下：我们使用的理论和实验相结合，定量表征坚定性。我们发现，压头的大小起着关键作用，在确定的有效性的伪装：小压头感觉到的混合物的涂层和基板的材料特性，而大压头的感觉主要是未经掺杂的基板。
2020-05-21 cond-mat.soft
Herschel-Bulkley rheology from lattice kinetic theory of soft-glassy materials
我们提供了一个明确的证据表明，两个物种的介观格子玻尔兹曼（LB）模型与竞争的短程吸引力和中程排斥力的相互作用支持紧急赫歇尔-Bulkley（HB）流变学，即幂律依赖的剪切应力作为应变率的函数，超过一个给定的屈服应力阈值。这种动力学配方支持从流动到非流动行为的无缝过渡，通过平滑调整两个物种之间的介观相互作用的参数。本模型可能成为一个有价值的计算工具的软玻璃质材料的流变学的实验感兴趣的规模上的调查。
2010-04-28 cond-mat.soft
Prediction of long and short time rheological behavior in soft glassy materials
我们提出了一个有效的时间方法来预测长时间和短时间的流变行为的软玻璃材料进行实验在实际的时间尺度。有效时间方法利用弛豫时间对老化时间的依赖性，即使老化发生在实验时间尺度上，也允许时间-老化时间叠加。有趣的是，对各种软材料的实验表明，有效时间方法成功地预测了从亚老化到超老化行为的各种老化制度的叠加。这种方法也可以用来预测分子以及自旋玻璃中任何响应函数的行为。
2011-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Extension of the Hertz model for accounting to surface tension in nano-indentation tests of soft materials
考虑了球形压头与固体的接触问题。数值有限元模型（F。E. M）到考虑固体的表面张力之间的关系。结果表明，对于软材料的纳米压痕，固体的表面张力显着影响的反作用力由于压痕。定义了经典赫兹模型的有效性。在非常好的近似中，力与压痕深度的关系曲线可以由幂律函数$F=a^δb$拟合，其中$F$表示作用在压头上的力，$d$表示压痕深度，$a$和$b\in\ ]1,1.5]$是取决于压头的材料和尺寸的常数。
2019-04-03 cond-mat.soft
Tailoring Relaxation Time Spectrum in Soft Glassy Materials
失平衡软材料的物理性质不仅与变形历史有关，而且与时间有关。在这项工作中，我们建议将这一主要缺点转化为增益通过施加控制变形场来定制流变性能。我们利用这样的事实，即一定大小的变形场可以防止老化的软玻璃质材料中的粒子占据能量阱达到一定深度，从而仅填充更深的阱。我们采用了两种不同的微观结构的软玻璃材料，并表明，在老化的同时，变形场的强度增加，导致弛豫时间的频谱变窄。我们相信，原则上，这种哲学可以通过改变性质和动力强度而普遍应用于不同种类的玻璃材料。
2013-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A novel modulated phase of liquid crystals: Covariant elasticity in the context of soft, achiral smectic-C materials
Ginzburg-Landau-deGennes型协变理论被广泛应用于手性smectogens的扭曲晶界（TGB）相。我们分析了线性，协变弹性理论的近晶-C液晶在非手性材料的背景下的稳定性条件，并预测一个平衡调制结构与斜波矢量。我们建议，以前的实验观察的条纹在近晶-C是一致的预测结构。
2013-03-04 cond-mat.soft
A hackable, multi-functional, and modular extrusion 3D printer for soft materials
三维（3D）打印已成为材料，食品和生命科学研究和开发的强大工具，技术民主化需要开源平台的进步。在这里，我们开发了一种可破解的，多功能的，模块化的挤出3D打印机，用于软材料，绰号为Printer.HM。多打印头模块是基于机械臂建立的，用于异构结构创建，其中油墨可印刷性可以通过加热和UV模块等附件进行调整。与Printer.HM相关的软件被设计为接受几何输入，包括计算机辅助设计模型、坐标、方程和图片，以创建具有独特特征的打印。打印机HM还可以执行多功能操作，例如液体分配、非平面打印和中间对象的拾取和放置。通过混合和匹配的软件和硬件设置，Printer.HM展示了pH响应软致动器，植物基功能性水凝胶和器官宏观解剖模型的打印。结合可负担性和开放式设计，我们设想Printer.HM概念将扩大软质、生物和可持续材料架构的开放式创新。
2022-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Inverse methods for design of soft materials
功能性软材料，包括胶体和分子构建块，由于它们的可调相互作用而自组织成复杂的结构，使广泛的技术应用成为可能。逆向方法提供了系统的方法，用于导航其固有的高维设计空间，以创建具有目标属性的材料。虽然多个物理动机的逆策略已经成功地在计算机上实现，但它们对指导实验材料发现的转化迄今为止仅限于少数概念验证研究。在这个角度来看，我们讨论了软材料设计的逆方法的最新进展，解决了两个挑战：（1）方法的局限性，防止这种方法满足设计约束和（2）计算的挑战，限制了可以解决的系统的大小和复杂性。利用机器学习的策略已被证明特别有效，包括发现表征复杂结构基序的序参量的方法和从底层结构有效计算宏观性质的方案。我们还强调了有前途的机会，以提高实验的可实现性的材料设计计算，包括发现材料的功能在多个热力学状态，设计的外部定向组装协议，简单地在实验中实施，和策略，以提高实验相关模型的准确性和计算效率。
2020-04-01 cond-mat.soft
Instabilities in elastomers and soft tissues
生物软组织表现出与橡胶类材料（弹性体）截然不同的弹性特性。为了更好地了解本构关系在确定材料的负载下的响应的作用，我们比较了三种不同类型的不稳定性（两个在压缩，一个在扩展）在超弹性的各种形式的应变能函数通常用于弹性体和软组织。令人惊讶的是，我们发现软组织的应变硬化特性并不总是稳定的材料。特别是，我们表明，压缩半空间和压缩球形厚壳的稳定性分析可以导致相反的结论：软组织材料是更稳定的弹性体在前一种情况下，在后一种情况下不太稳定。
2007-11-29 cond-mat.soft
Stress Softening Damage in Strongly Nonlinear Viscoelastic Soft Materials A Physics Informed Data Driven Constitutive Model with Time Temperature Coupling
本文提出一种物理信息数据驱动本构模型，通过嵌入Clausius-Duhem不等式约束损伤变量并结合时间卷积网络，统一描述强非线性粘弹性软材料在时间-温度耦合下的应力软化与Mullins效应，并经Abaqus/Explicit验证有效。
2025-07-16 cond-mat.soft
Exploiting Localized Transition Waves to Tune Sound Propagation in Soft Materials
可编程材料在可展开结构、柔性机器人和波浪控制等领域具有巨大的应用潜力，但其不稳定性和无序性可能会阻碍其应用。通过分析，数值和实验分析相结合，我们利用不稳定性，几何挫折和机械变形之间的相互作用，控制自组装软材料内的声波的传播。我们考虑悬浮磁盘限制的磁边界在平面内。根据固有的圆盘对称性，组装体可以是有序的或无序的。通过施加外部负载的组装，我们观察到不同的拓扑缺陷的晶格内的成核和传播。在不稳定性的存在下，缺陷传播引起的时间无关的本地化过渡波。令人惊讶的是，在挫折的存在下，施加的负载简要地介绍了材料的变形诱导秩序。通过进一步变形晶格，新的图案出现在所有磁盘对称性。我们利用这些模式来调整声音通过材料的传播。我们的研究结果可以为设计具有潜在应用的奇异材料开辟新的可能性，从声音控制到软机器人。
2021-09-21 cond-mat.soft physics.app-ph
Rheological hysteresis in soft glassy materials
软玻璃质材料的非线性流变学通过其本构关系（剪切应力与剪切速率）来捕获，该本构关系最通常通过在有限时间窗口内向上或向下扫描剪切速率来获得。对于大量的复杂流体，上下扫动并不叠加，而是定义了流变滞后回线。通过广泛的流变仪耦合到时间分辨测速仪，我们解开了当地的情况下，涉及流变滞后的各种类型的良好研究的软材料。我们引入了两个观测值，分别在宏观流变学和局部速度测量中量化滞后，作为扫描速率δt^{-1}的函数。引人注目的是，这两个观测值都呈现出一个稳定的最大值δt，它定义了一个单一的材料依赖的时间尺度，从简单屈服应力流体中的极小值连续增长到强时间依赖性材料的大值。在最近的理论论据，这些实验结果暗示在一个通用的基于时间尺度的框架，软玻璃材料，在剪切带和/或塞状流的特征不均匀的流动起着核心作用。
2012-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Measuring surface-area-to-volume ratios in soft porous materials using laser-polarized xenon interphase exchange NMR
我们证明了一种微创核磁共振（NMR）技术，使测定的表面积与体积比（S/V）的软多孔材料的测量的扩散交换的激光偏振129氚之间的气体在孔隙空间和129氚溶解在固相。我们将这种NMR技术应用于多孔聚合物样品，并发现与光学共聚焦显微镜获得的S/V的破坏性体视学测量近似一致。激光偏振氙相间交换核磁共振的潜在应用包括人体内肺功能的测量和气相色谱柱的表征。
2001-08-21 cond-mat.soft
Estimating viscoelastic, soft material properties using a modified Rayleigh cavitation bubble collapse time
本研究提出利用修正的瑞利空化泡溃灭时间的声学特征估算软材料粘弹性特性，拓展了惯性微空化流变仪的应用范围，可用于不透明材料，且对刚度大于10kPa的材料能提供定量有效信息。
2023-10-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Yield Stress Materials in Soft Condensed Matter
我们提出了一个全面的审查屈服应力材料的软凝聚态物质，其中包括广泛的材料从胶体组件和凝胶乳液和非布朗悬浮液的物理行为。所有这些无序的材料显示响应于外部机械力的非线性流动行为，这是由于流动发生的有限力阈值的存在：屈服应力。我们讨论了与这种非线性行为相关的物理起源和流变后果，并给出了一个概述的实验技术，可用于测量屈服应力。我们讨论了屈服应力材料的流动动力学的微观理论描述的最新进展，特别强调松弛时间尺度，剪切流和老化行为之间的相互作用，非均匀剪切流和剪切带的存在，壁滑移和非局部效应在受限的几何形状所发挥的作用。
2017-06-20 cond-mat.soft
Emergence of cooperativity in plasticity of soft glassy materials
塑性事件之间的弹性耦合通常被用来解释非晶软玻璃材料的塑性特性和破坏。我们报告了一个实验，在失败之前，观察到一个自组织的塑性流动的出现。为此，我们施加一个均匀的应力颗粒状材料，并测量非常小的应变增量使用光散射装置的局部变形。我们观察到一个非均匀的应变，出现作为瞬态带的介观尺寸和明确的方向，不同的宏观摩擦剪切带，出现在故障的角度。这些微带的存在和取向可以通过考虑局部塑性重组如何在周围连续弹性介质中重新分布应力来理解。我们表征的长度尺度和持久性的结构。的存在下的塑性事件和细观结构的塑性流动进行了比较，数值模拟。
2014-05-19 cond-mat.soft
Non-invasive measurement of local stress inside soft materials with programmed shear waves
本文提出一种基于声弹性成像的方法，通过测量编程声辐射力诱导的剪切波速度，在未知材料本构参数的情况下无损推断软材料局部应力，并在水凝胶和骨骼肌中验证了其应用潜力。
2025-06-04 cond-mat.soft physics.app-ph
Viscoelasticity characterization of compressible soft matter via fluid-mediated dynamic interactions
通过软润滑实验表征具有部分弹性和部分粘性行为的可变形材料的柔软度已经成为近年来通用且稳健的方法。然而，通常用于表征弹性材料的经典弹性流体动力润滑理论的直接扩展在解释这种粘弹性材料经受动态载荷条件的响应方面证明是相当不充分的，尽管通过复杨氏模量作为材料特性坚持数学上可接受的框架。这种赤字源于一个非平凡的相互作用的材料的可压缩性和其随时间变化的动态响应下流体介导的振荡负载典型的表面探测实验。在这里，我们开发了一个基于软润滑的理论框架，使一致的恢复粘弹性模型的材料从实验数据的属性，独立于特定的加载条件。这里的一个主要进步是纠正以往报道的模型，通常表现为非物理依赖性的模型参数对基板层的厚度和表面探测装置的振荡频率的粘弹性特性的不一致。我们的研究结果提供了进一步的指针朝向设计的表征实验的一致性和具体的映射的实验数据与所选择的材料模型的参数值。这些发现对于设计和选择新兴生物工程工具的材料至关重要，包括器官芯片和人体芯片。
2021-07-21 cond-mat.soft
Soft glassy materials with tunable extensibility
本文提出一种软玻璃态微凝胶与高分子量线性聚合物混合的模型材料，建立了剪切与拉伸流变设计准则，实现了在几乎不改变剪切屈服应力和弹性模量的情况下大幅调控拉伸性。
2023-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Probing local nonlinear viscoelastic properties in soft materials
微创实验方法，可以测量局部率依赖的机械性能是必不可少的，在了解软和生物材料的行为在广泛的应用。基于针的测量技术，如空化流变学和体积控制腔膨胀（VCCE），允许微创局部机械测试，但仅限于测量弹性材料特性。在这里，我们对VCCE技术提出了几项增强，以使其适用于表征低至中等拉伸速率下的粘弹响应（$10^{-2}$ - $1$ s ${}^{-1}$）。所提出的技术进行了几个周期的膨胀-松弛在控制拉伸速率在一个腔体膨胀设置，然后采用大变形粘弹性模型来捕捉测量的材料响应。软PDMS橡胶的技术的应用揭示了显着的速率相关的材料响应具有高精度和可重复性，同时隔离的平衡状态，用于直接推断准静态弹性模量。该技术是进一步建立通过证明其能力，以捕捉在一个可调的PDMS系统的速率依赖性材料响应的变化。测得的粘弹性能被用来解释早期的报告率不敏感的材料响应针为基础的方法：它表明，常规使用的恒定体积速率腔体膨胀可以引起高拉伸率，导致粘弹性硬化和率不敏感的材料响应的错觉。因此，我们得出结论，在以前的研究中可能高估的准静态弹性模量，并建议拉伸速率控制的膨胀协议，在这项工作中提出的，是必不可少的准静态和动态材料参数的准确估计。
2020-10-08 cond-mat.soft
