On the bulk modulus of the cell model of charged macromolecules suspensions
我们从理论上研究的体积模量（压缩性的倒数）的带电物体（宏离子）的悬浮液，利用细胞模型来考虑宏离子的有限密度。宏观离子周围的带电微粒子扩散层由一般的局域密度泛函理论描述。在这个一般的框架内，我们得到了一个积极的体积模量，这是由文献中提出的几个建议，并排除了临界点的可能性的条件。我们表明，一个积极的压缩性的充分条件也确保了相同的理论产生排斥有效对势。
2002-12-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flows and heterogeneities with a vane tool: Magnetic resonance imaging measurements
我们研究了各种材料的局部流动特性在一个杯形叶片的几何形状。我们使用磁共振成像技术来测量流动的牛顿流体，屈服应力流体中的速度和颗粒浓度，并在屈服应力流体中的非胶体颗粒的浓缩悬浮液。在牛顿流体中，我们观察到$θ$平均应变速率分量$d_{r,θ}$随着间隙半径的平方反比而减小，这与Couette类比一致。这允许直接比较（没有端部效应校正）叶片和库埃特几何形状中的剪切阻力。在这里，在杯形叶片几何形状的平均剪切应力是略低于在相同尺寸的库埃特细胞，并略高于当叶片嵌入在一个无限的介质。我们还观察到，流动深入叶片之间的区域，导致显著的拉伸流动。在屈服应力流体中，与基于文献模拟结果的通常接受的图片相比，我们发现在低速下在叶片附近被剪切的材料层不是圆柱形的。因此，在分析中应考虑剪切的显著延伸分量。最后，令人惊讶的是，在悬浮液中，我们观察到，一个薄的非圆柱形的滑移层的纯间隙屈服应力流体迅速出现在剪切材料和材料之间的界面，作为一个刚体之间的叶片移动。该特征可归因于叶片边缘周围的非胶体颗粒的非对称轨迹。这一新的重要观察结果与普遍认为的叶片工具防止滑动并可能排除使用叶片工具研究具有大颗粒的糊状材料的流动的观点尖锐矛盾。
2011-05-03 cond-mat.soft
A Free Energy Model for the Plateau Shear Modulus in Thermosensitive Microgel Suspensions
本文提出一个基于准平衡自由能最小化的线性弹性剪切模量模型，用于描述热敏微凝胶悬浮液在致密堆积下的多阶段变形行为，并通过振荡剪切流变实验验证了模型可用于温度依赖性聚合物相互作用参数表征。
2025-02-07 cond-mat.soft
Influence of shear stress applied during flow stoppage and rest period on the mechanical properties of thixotropic suspensions
我们研究了几种触变悬浮液的固体力学性能作为其流动停止和其在其固态老化过程中施加的剪切应力历史的函数。我们表明，它们的弹性模量和屈服应力强烈依赖于在它们的固-液转变过程中施加的剪切应力（即，在流动停止期间），而仅在该转变之前或之后施加相同的应力可能仅引起二阶效应：机械性能对预剪切历史和静止时施加的剪切应力的依赖性可以忽略。我们还发现，悬浮液的年龄与结构化率，几乎不依赖于应力的历史。我们提出了一个物理草图的基础上冻结的微观结构，其各向异性取决于在液-固过渡期间施加的应力来解释为什么机械性能强烈依赖于这种应力。这张草图指出了内力在胶体悬浮液行为中的作用。最后，我们简要地讨论了这种现象的宏观后果，并显示使用控制应力流变仪的重要性。
2008-10-20 cond-mat.soft physics.class-ph
Drastic slowdown of shear waves in unjammed granular suspensions
本文对剪切弹性波沿稠密颗粒悬浮体表面的传播进行了实验研究。使用超快超声扫描仪，我们监测软化的剪切波速度内的光学不透明的介质作为驱动振幅的增加。对于这样的非线性行为两个政权被发现：在第一个政权，我们观察到一个显着的剪切模量减弱，但没有可见的晶粒重排。在第二个政权，有一个明确的晶粒重排伴随着模量下降高达88%。提出了一个摩擦模型来描述非线性弹性和塑性之间的相互作用，突出了接触断裂前的接触滑移的关键作用。对这些非线性剪切波的研究可以弥补两种不相交的方法之间的差距，用于描述非干扰附近的动力学：线性弹性软模式和非线性碰撞冲击。
2018-10-19 cond-mat.soft
Linear and Nonlinear Rheology and Structural Relaxation in Dense Glassy and Jammed Soft Repulsive Microgel Suspensions
我们提出了一个综合的实验和定量的理论研究的自交联，中性，排斥pNIPAM微凝胶悬浮液的浓度（c）范围跨越流体，玻璃和假定的“软堵塞”制度的力学。在玻璃状态下，我们测量了超过30年的线性弹性动态剪切模量，其遵循明显的幂律浓度依赖性G '~ $c^{5.64}$，然后在高浓度下急剧交叉到接近线性增长。我们制定了一个理论的方法来解决所有三个政权在一个单一的概念布朗动力学框架。一个最低限度的单颗粒描述的构建，允许微凝胶大小随浓度变化，由于空间去溶胀效应。使用赫兹排斥粒子间的潜力和一套统计力学理论，定量预测在静态条件下的微凝胶集体结构，动态本地化长度，弹性模量，和结构弛豫时间。基于一个恒定的颗粒间排斥强度参数，这是由需要的理论，以重现整个浓度范围内的线性弹性剪切模量确定的，我们证明了良好的理论和实验之间的一致性。理论预测了静态结构弛豫时间在变形下的变化，以及屈服应力和应变随浓度的变化。与我们的观察得到合理的协议。据我们所知，这是第一次尝试定量了解结构，静态松弛和剪切弹性，和非线性屈服的致密微凝胶悬浮液使用微观力为基础的理论方法，包括激活跳跃过程。我们希望我们的方法将是有用的其他软聚合物颗粒悬浮液的核壳家庭。
2018-09-28 cond-mat.soft
A fractal approach to the rheology of concentrated cell suspensions
新型CHO细胞悬浮液在大范围的浓度的流变行为的结果进行了报道。的浓度依赖的屈服应力和弹性平台模量的形式化的分形聚集体剪切下的背景下，和相当不同的指数相比，红细胞悬浮液的情况下被发现。这是解释的内在微观参数，如细胞-细胞粘附能和细胞弹性，但也细胞个体的动态特性，发现在大浓度（φ>0.5）的粘弹性数据相关。
2007-09-23 cond-mat.soft
Mixtures of foam and paste: suspensions of bubbles in yield stress fluids
我们研究了泡沫和膏体的混合物的流变行为，它可以被描述为气泡在屈服应力流体中的悬浮液。模型系统是通过混合单分散水性泡沫和浓乳液设计的。悬浮液的弹性模量随气泡体积分数的增加而减小。当弹性毛细管数（定义为糊剂弹性模量与气泡毛细管压力的比率）高时，这种降低变得更加尖锐，这说明了与糊剂相比气泡的软化。相比之下，大多数研究材料的屈服应力不会因气泡的存在而改变。它们的塑性行为由塑性毛细管数决定，塑性毛细管数定义为糊状物屈服应力与气泡毛细管压力的比率。在低塑性毛细管数值，气泡表现为不变形的夹杂物，我们预测，悬浮液无量纲屈服应力应保持接近统一。在大的塑料毛细管数值，我们观察到气泡破裂混合过程中：气泡变形剪切。最后，在最高的气泡体积分数，屈服应力突然增加：这被解释为一个“泡沫屈服应力流体”制度，这发生时，膏介观本构要素被强烈限制在膜之间的气泡。
2013-03-21 cond-mat.soft
Yield stress aging in attractive colloidal suspensions
我们调查的起源屈服应力老化在半致密，盐水，混浊的悬浮液中，结构的演变是迅速逮捕的形成热不可逆的滚动阻力颗粒间的接触。通过对颗粒棒进行光镊（OT）三点弯曲试验，我们发现这些接触屈服于滚动阈值，其临界弯矩随时间呈抛物线增长。我们证明，这种时间依赖性的接触尺度滚动阈值控制的悬浮屈服应力和其老化动力学。我们确定了一个简单的本构关系之间的接触尺度的抗弯刚度和滚动阈值，转移到宏观尺度。这导致我们建立宏观剪切模量和屈服应力之间的本构关系，是通用的胶体系统的阵列。
2021-10-25 cond-mat.soft
Dynamics of microstructure anisotropy and rheology of soft jammed suspensions
我们探索了最近提出的本构模型预测的流变学，该模型用于从颗粒水平动力学导出的软弹性颗粒的堵塞悬浮液[Cuny等人，物理修订信函127，218003（2021）]。我们的模型预测，由平流和接触弹性之间的相互作用所支配的微观结构的各向异性的取向，在屈服和流动中起着关键作用。它产生的法向应力差对屈服准则和Trouton比有显著影响。它会引起非平凡的瞬态，如应力过冲的剪切速率，流动停止后的残余应力和幂律衰减的剪切速率在蠕变的步骤增加。最后，它解释了崩溃的储能模量，测量平行叠加产生的悬浮液。
2022-01-05 cond-mat.soft
Stress overshoot, hysteresis and Bauschinger effect in sheared dense colloidal suspensions
通过实验和数值模拟研究了高分子凝胶颗粒的稠密布朗悬浮液的力学非线性响应。它示出了一个恒定的剪切速率的应用程序的响应取决于以前的历史的悬浮液。当流动从静止的悬浮液开始时，它表现出弹性响应，随后是应力过冲，然后是塑性流动状态。相反，在流动反向后，应力过冲不会发生，并且表观弹性模量降低，而数值模拟显示局部微观结构的各向异性相对于宏观应力延迟。
2022-02-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Constitutive relation for the system-spanning dynamically jammed region in response to impact of cornstarch and water suspensions
我们的实验特征的冲击响应的浓缩悬浮液组成的玉米淀粉和水。我们观察到，悬浮液支持一个大的正应力-MPa的顺序-与延迟后，撞击器击中悬浮液表面。我们发现，无论是延迟，也不是应力的大小还可以解释的剪切增稠的稳态粘度，或基于增加的质量或其他惯性效应的影响模型的标准流变模型。当冲击器前面的悬架的动态堵塞区域传播到容器的相对边界时，应力增加发生，当容器跨越固体边界之间时，容器的相对边界可以支撑大的应力。我们提出了一个本构关系的冲击流变学的影响力的冲击器，其位移。这可以用有效模量来描述，但仅在动态堵塞区域跨越固体边界所需的延迟之后。模量和延迟都被报告为冲击速度、流体高度和重量分数的函数。我们在这篇论文的配套文件中报告了动态堵塞区域的结构，当它跨越撞击器和相对边界（arXiv：1709.01133）之间。在一个直接的后续行动中，我们表明，这种本构模型可以用来定量预测，例如，一个人的脚的轨迹和穿透深度行走或运行在玉米淀粉和水。
2018-03-15 cond-mat.soft
Tensile Deformation and Failure of Thin Films of Aging Laponite Suspension
本文研究了锂皂石悬浮液粘弹性薄膜在拉伸变形场中的变形、破坏和断裂。已知合成锂皂石的水性悬浮液经历其微结构的等待时间依赖性演变，也称为老化，其伴随着弹性模量和弛豫时间的增加。在速度控制的拉伸变形实验中，我们观察到的力和耗散能量的依赖性的速度和初始厚度的膜是一个牛顿流体和屈服应力流体的中间。对于固定的等待时间，断裂应变和耗散能随速度的增加而增加，但随初始厚度的减小而减小。随着老化时间的增加，断裂应变和耗散能显示出降低，这表明随着等待时间的增加而增强的脆性行为，这可能是由于老化导致的受限松弛模式造成的。在力控制模式下，在较高的年龄在失败的应变减少也表明随着等待时间的增加，脆性增强。值得注意的是，恒定力拉伸变形数据的故障点显示实验时间-老化时间叠加，给出了一个独立的估计松弛时间和弹性模量依赖于年龄。
2009-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Physicochemical Effects in Aging Aqueous Laponite Suspensions
我们通过进行广泛的流变学和电导率实验，研究了Laponite水悬浮液的老化行为作为Laponite浓度、盐浓度、自悬浮液制备以来所经过的时间（空闲时间）和温度的函数。我们观察到，时间演变的弹性模量，它描述了结构的建设和老化，转移到低的时间进行的实验，为更高浓度的锂皂石，更高浓度的盐，更高的温度和更高的空闲时间，同时保持在固体政权的曲率演变。因此，弹性模量在固体状态下的演变的适当移动导致老化时间、闲置时间、盐浓度、锂皂石浓度、温度的叠加。这种叠加的存在表明，无论所述变量在探索范围内的微观结构建设的一般性质。获得叠加所需的移位因子的行为表明，与结构建立相关的能垒随着空闲时间和温度的增加而降低;并且随着锂皂石和盐的浓度的增加而线性降低。电导率实验表明，悬浮液的离子电导率随着锂皂石浓度、盐浓度、温度的增加而增加，并且非常重要的是随着闲置时间的增加而增加。我们还使用DLVO理论分析了粒子间的相互作用，该理论表明，当粒子以平行方式彼此接近时，空闲时间、温度和盐浓度的增加会增加排斥能垒的高度，同时减小排斥能垒的宽度。流变学和电导率实验分析表明，在Laponite的水悬浮液的低能结构的吸引相互作用的强烈影响。
2013-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ultrasonic Attenuation and Speed of Sound of Cornstarch Suspensions
本研究的目的是有助于物理基础的材料特性的悬浮液，表现出剪切增稠通过超声波表征的玉米淀粉悬浮液中的密度匹配的解决方案。超声波测量的频率范围为4至8 MHz的声速和频率依赖的衰减特性的玉米淀粉浓度的密度匹配的水（氯化铯盐水）悬浮液，范围高达40%的玉米淀粉。发现声速的范围从纯盐水中的1483 +/- 10 m/s到40%玉米淀粉悬浮液中的1765 +/- 9 m/s。推测玉米淀粉颗粒的体积模量为（1.2 +/-0.1）X 10^{10} Pa。在5 MHz下的衰减系数从盐水中的基本上为零增加到40%玉米淀粉下的12.0 +/-1.2dB/cm。
2013-03-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
Optimal strengthening of particle-loaded liquid foams
由颗粒悬浮液等复杂流体制成的泡沫在先进充气材料的开发方面具有巨大的潜力。本文研究了含颗粒悬浮液的液体泡沫的流变行为。我们专注于小颗粒的效果，即颗粒与气泡的尺寸比小于0.1，我们测量作为颗粒尺寸和颗粒体积分数的函数的复数模量。相对于以前的工作，结果突出了一个新的弹性制度，其特征在于不相等的模量值以及尺寸比的独立性。对材料微观结构的仔细研究表明，颗粒通过气泡之间的网络组织起来，并形成颗粒紧密堆积的颗粒骨架结构。后者被证明是负责报告的新的弹性制度。通过应变扫描进行的流变学探测揭示了材料的两步屈服：第一步发生在小应变下，并且清楚地归因于颗粒骨架的屈服;第二步对应于气泡组件的屈服，如对于无颗粒泡沫所观察到的。此外，在小应变下测得的弹性模量定量描述的固体泡沫模型，假设颗粒骨架具有体积弹性模量的顺序为100千帕。对散装颗粒材料进行的附加流变学实验表明，只要考虑泡沫气泡对填充颗粒施加的限制压力的大小，就可以理解这个令人惊讶的高值。
2017-03-19 cond-mat.soft
Thermal History Asymmetry and Dissipation in Dense Colloidal Microgel Glasses
Raman Research Institute（拉曼研究所）；Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
本研究通过施加不同温度斜坡，利用振荡流变学探究了致密PNIPAM微凝胶悬浮液的路径依赖性结构恢复，揭示了微凝胶重排引起的能量耗散在消除热冲击下储能模量不对称性中的关键作用。
2025-11-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
Effects of particle roughness on the rheology and structure of capillary suspensions
我们表明，颗粒粗糙度导致的数量，形状和毛细管悬浮液中的液体桥所产生的毛细管力的变化。我们通过静电吸附二氧化硅微粒上的尺寸在40 nm和250 nm之间的二氧化硅纳米颗粒来产生具有不同粗糙度的荧光标记的树莓状颗粒。粗糙的颗粒需要更多的液体来填充表面粗糙，然后才能形成摆动的桥，从而导致更小和更弱的桥。在调节有效桥体积的系统中，较高的颗粒粗糙度导致较少聚集的网络，与光滑颗粒网络相比，其对于匹配的储能模量显示出较高的屈服应变。这一发现表明，颗粒-颗粒摩擦接触也影响毛细悬浮液的强度。使用渐近非线性振荡流变学，我们证实了剪切应力响应中的第三谐波的非立方幂律缩放，这两个赫兹接触和毛细管桥连接的颗粒之间的摩擦的结果。我们表明，排斥赫兹接触参数$A$是敏感的液体桥强度和粗糙度出现转移的相对缩放的幂律指数从粘合剂控制的摩擦负载控制的摩擦。
2022-05-11 cond-mat.soft
Structure and rheology of suspensions of spherical strain-hardening capsules
我们研究了加工硬化球形胶囊的流变学，从稀到浓的制度下的约束剪切流，使用三维数值模拟。我们考虑了毛细管数、体积分数和膜不可伸展性对颗粒变形和有效悬浮粘度以及悬浮液法向应力差的影响。悬浮液显示剪切稀化行为，这是软颗粒如乳液液滴、囊泡、应变软化胶囊和红细胞的特征。我们发现，膜的不可伸展性对流变性起着重要的作用，几乎可以抑制剪切变稀。对于浓悬浮液的膜的不可扩展性上的正常应力差的非单调依赖性被观察到，反映了类似的行为的颗粒形状。相反，有效悬浮液粘度增长并最终饱和，达到非常大的不可扩展性，接近固体颗粒极限。从本质上讲，我们的研究结果表明，加工硬化胶囊共享的流变学特性取决于面积膨胀剪切弹性模量的比例与软颗粒和固体颗粒。此外，悬浮液粘度表现出一个普遍的行为，由毛细管数和膜的不可扩展性所定义的参数空间，当引入颗粒的几何形状的变化在稳态的体积分数的定义。
2020-11-06 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Ageing under oscillatory stress: Role of energy barrier distribution in thixotropic materials
本文研究了锂皂石水悬浮体在振荡应力场作用下的软固体老化动力学。我们观察到，在小应力下，弹性模量和粘性模量表现出稳定的上升，弹性模量以比粘性模量更快的速率增加。然而，在更高的应力下，两种模量都经历了几个数量级的突然上升，上升的开始转移到更高的年龄，以获得更大的剪切应力。我们认为，所观察到的行为是由于势垒高度分布的势能阱中的粒子被捕获和应变引起的粒子的势能增强的相互作用。材料中诱导的应变导致捕获在较浅井中的颗粒屈服。那些被困在较深的井中的颗粒继续老化，从而提高笼扩散时间尺度，并由此提高粘度，这降低了应变的大小，允许更多的颗粒老化。这种应变、粘度和老化的耦合依赖性导致对于给定应力大小的前向反馈，从而导致两种模量的突然上升。通过添加盐改变合成锂皂石悬浮液的微观结构影响了势垒高度分布，这对老化行为产生了深远的影响。有趣的是，这项研究表明，任何弹性模量可以忽略不计的明显屈服的材料都可能在很长的等待时间内被卡住。
2009-04-01 cond-mat.soft
Linear and Nonlinear Viscoelasticity of Concentrated Thermoresponsive Microgel Suspensions
这是一个综合的实验和理论研究的动力学和流变性的自交联，轻微充电，温度响应性软聚（N-异丙基丙烯酰胺）（pNIPAM）微凝胶在很宽的浓度和温度范围内跨越急剧变化的粒度和分子间相互作用在较低的临界溶解温度（LCST）。粘弹性的显着，非单调的变化与温度，与独特的浓度依赖性在稠密的流体，玻璃，和软堵塞的状态。出于我们的实验观察，我们制定了一个极简模型的尺寸依赖性的一个单一的微凝胶颗粒和粒子间的相互作用的变化，从纯粹的排斥吸引加热时。使用微观平衡和随时间变化的统计力学理论，理论预测与实验测量的剪切模量进行定量比较。良好的协议被发现的非单调的温度行为，起源作为减少微凝胶包装分数和增加interparticle吸引力之间的竞争的结果。可测试的预测，如屈服应力和应变的非线性流变性能。据我们所知，这是第一次尝试以统一的方式定量了解跨越广泛的温度和浓度范围的致密的温度响应性微凝胶悬浮液的粘弹性。
2021-03-03 cond-mat.soft
Fracture and failure of shear-jammed dense suspensions under impact
研究冲击下剪切阻塞稠密悬浮液的断裂与失效机制，通过实验确定高应力下裂纹形成条件及材料刚度变化。
2025-11-21 cond-mat.soft
Correlating microscopic viscoelasticity and structure of an aging colloidal gel using active microrheology and cryogenic scanning electron microscopy
光镊（Optical Tweezers，OTs）可以探测作用在介质中的胶体粒子上的皮牛顿力，并已成功地用于研究具有内部结构的复杂系统。随着颗粒之间的静电相互作用在物理老化过程中逐渐演变，水性介质中的锂皂石粘土颗粒随时间自组装以形成微观网络。我们调查的强制运动的光学捕获的微米大小的胶体探针颗粒，悬浮在老化的锂皂石悬浮液，作为基础的锂皂石微观结构逐渐发展。我们基于OT的振荡活性微观流变学实验使我们能够研究浓度范围为2.5%w/v至3.0%w/v的老化含水粘土悬浮液中不断变化的微观结构的机械响应，并在90分钟至150分钟之间的几个老化时间。我们重复这样的振荡测量的范围内的胶体探针粒径和调查的老化悬浮液的微观流变学的探针尺寸的影响。使用低温场发射扫描电子显微镜（cryo-FESEM），我们检查的平均孔隙面积的Laponite悬浮液微观结构的各种样品浓度和老化时间。通过结合我们的OT和低温FESEM数据，我们在这里报告的第一次，尽我们所知，交叉模量和平均孔径的老化悬浮液微结构的不同悬浮液浓度和探针粒径在这里研究的负相关性。
2023-03-13 cond-mat.soft
Time-aging time-stress superposition in soft glass under tensile deformation field
本文研究了Laponite（一种典型的软玻璃材料）水悬浮液的老化薄膜在恒定的工程正应力所产生的蠕变流场中的拉伸变形行为。Laponite的水性悬浮液显示出老化行为，其中其经历其弹性模量以及其特征松弛时间的时间依赖性增强。然而，在施加正应力的情况下，老化速率降低，并且在高应力的极限下，老化停止，此时悬架经历塑性形变。总体而言，观察到在小法向应力下在短蠕变时间内发生的老化与在大法向应力下在长蠕变时间内发生的老化相同。这一观察使我们能够提出一个老化时间-过程时间-法向应力叠加原理，它可以通过进行短时间试验来预测较长时间的流变行为。
2010-06-10 cond-mat.soft
Inter-particle adhesion induced strong mechanical memory in a dense granular suspension
重复/循环剪切可将非晶态固体驱动到对所施加的应变振幅的记忆进行编码的稳态。然而，最近的实验发现，这种记忆形成对块体材料的机械性能的影响是相当弱的。在这里，我们研究的记忆效应在屈服应力固体形成的玉米淀粉颗粒在石蜡油中的稠密悬浮液。在循环剪切作用下，系统向稳态演化，表现出训练诱导的应变刚化和塑性。读数显示，该系统编码的训练振幅的强记忆，如所示的一个大的变化，在微分剪切模量。我们观察到，记忆可以被编码为一个广泛的训练幅度以上和以下的屈服，虽然，记忆的强度随着训练幅度的增加而下降。原位边界成像显示应变局部化接近剪切边界，而大部分样品像固体塞一样移动。在稳态下，<v>当应变接近训练振幅时，类固体区域内的平均粒子速度（）相对于移动板减慢，然而，当读出应变穿过振幅时，<v>突然增加。我们证明，颗粒间的粘附相互作用是至关重要的，这样一个强大的记忆效应。有趣的是，我们的系统也可以记住一个以上的输入，只有在最后应用具有较小幅度的训练应变。
2022-06-25 cond-mat.soft
Coupled elasticity in soft solid foams
软材料的弹性会受到气泡存在的极大影响。从聚合物凝胶到浓缩乳液和胶体悬浮液，这种毛细管效应被广泛应用于各种材料。虽然实验结果和理论存在用于描述泡沫材料的弹性毛细行为（即具有中等气体体积分数），泡沫系统仍然需要专门的研究，以增加我们对充气材料在整个气体体积分数范围内的弹性的理解。在这里，我们阐述了控制良好的泡沫与浓缩的乳液，我们测量其剪切弹性模量作为一个功能的气体分数，气泡的大小和弹性模量的乳液。这种复杂的泡沫具有气泡组件和间隙基质的弹性特征。此外，它们的弹性模量示出由两个参数，即气体体积分数和弹性毛细数，定义为与气泡毛细压力的乳液模量的比率。我们连接我们的泡沫与现有的数据泡系统的结果，我们提供了一个一般的看法，在软弹性介质中的气泡的效果。最后，我们建议，我们的研究结果可能是有用的，用于估计的剪切模量的水性泡沫和乳液的多峰尺寸分布。
2017-04-10 cond-mat.soft
System-spanning dynamically jammed region in response to impact of cornstarch and water suspensions
我们的实验特征的玉米淀粉和水的浓缩悬浮液的冲击响应。我们假设，动态堵塞的区域，传播的冲击器是负责强大的应力响应的影响时，它跨越固体边界之间。使用表面成像和粒子跟踪在边界对面的冲击，我们观察到，一个可见的结构和粒子流在边界发生延迟后的影响。我们表明延迟时间是大约相同的时间作为强应力响应，确认强应力响应的结果从变形的动态卡住的结构，一旦它跨越之间的冲击器和固体边界。在一篇配套论文（arXiv：1407.0719）中报告了这种强烈应激反应的特征。我们还详细说明了结构的动态卡住的区域，一旦它跨越从撞击到固体边界。我们观察到颗粒流在底部边界的动态堵塞区域的外部，与一个净横向位移高达约5%的冲击器位移，表明剪切边界。动态堵塞区域的外部表面的直接成像揭示了表面结构的变化，该变化与其他玉米淀粉悬浮液中的膨胀结果相同。成像还显示裂缝，就像易碎的固体。这些观察结果表明，动态卡住的结构可以暂时支持应力根据有效模量，如土壤或致密颗粒材料，沿着网络的冲击器和固体边界之间的摩擦接触。
2018-03-15 cond-mat.soft
Generalized Einstein's and Brinkman's solutions for the effective viscosity of nanofluids
本文导出了考虑尺寸效应的固体球悬浮液有效粘度的封闭形式解析解。这一结果是使用应变梯度弹性理论框架中开发的颗粒复合材料的有效剪切模量的解决方案获得的。假定基质不可压缩和颗粒刚性行为，并使用弹性理论和粘性流体理论之间的数学类比，我们推导出广义爱因斯坦公式的有效粘度。然后用微分法导出了浓悬浮液的广义Brinkman解。得到的溶液含有单一的额外的长度尺度参数，这可能与基础液体和悬浮液中的固体颗粒之间的相互作用。当颗粒直径与长度尺度参数之比较大时，所得解退化为经典解，而当颗粒相对直径较小时，有效粘度增大。结果表明，开发的模型符合已知的实验数据。纤维悬浮液的解决方案也得到了推导和验证。
2020-05-18 cond-mat.other cond-mat.soft
Pressure sensitivity in non-local flow behaviour of dense hydrogel particle suspensions
Van der Waals-Zeeman Institute, Institute of Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学范德瓦耳斯-泽曼研究所物理学院）；Physical Chemistry and Soft Matter, Wageningen University & Research（瓦赫宁根大学与研究物理化学与软物质系）；Institute of Process and Particle Engineering, Graz University of Technology（格拉茨工业大学工艺与颗粒工程研究所）；Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology Bombay（印度孟买理工学院机械工程系）；Institute of Physics, Otto von Guericke University Magdeburg（马格德堡奥托·冯·格里克大学物理研究所）；School of Engineering, Brown University（布朗大学工程学院）
本研究利用应力可调水凝胶颗粒悬浮液在分裂底剪切池中验证压力敏感型非局域颗粒流动性模型，发现低围压下剪切带极宽、压缩时剪切带变窄，证实压力敏感性是描述颗粒介质慢流的非局域流动规则的必要部分。
2026-08-24 cond-mat.soft
Short and soft: multi-domain organization, tunable dynamics and jamming in suspensions of grafted colloidal cylinders with small aspect ratio
尚未实际探索类的软胶体棒与小的纵横比进行了研究，并显示出非常丰富的相和动态行为，从液体到近熔融状态跨越。这些短而软的纳米圆柱体随着浓度的增加而改变其组织，而不是无序排列，从具有随机取向的各向同性液体到具有优选局部取向的液体，并最终具有局部取向顺序的多域排列。后者产生类似于具有可检测的末端弛豫的结构玻璃的动力学抑制状态，其在增加的浓度上揭示了有序嵌段共聚物中的六方堆积有序的特征。相应的动态响应包括四种状态，都在0.02 g/ml的重叠浓度以上：I）从0.03至0.1 g/mol，系统经历类似液体至固体的转变，其结构弛豫时间增长四个数量级。II）从0.1至0.2g/ml，观察到显著的减慢，并且伴随着从各向同性到多畴结构的演变。III）在0.2和0.6g/mol之间，悬浮液表现出壳互穿和堵塞的特征，其中胶体平台模量线性地依赖于浓度。IV）在0.74g/ml下，在密集堵塞状态下，检测到来自微相分离的嵌段共聚物的六边形填充圆柱体的粘弹性特征。这些属性设置短而软的纳米圆柱体除了长胶体棒（具有大的纵横比），并提供见解，从根本上理解在这个中间软胶体制度的物理，以及和定制的非球形软胶体的流动性能。
2020-08-23 cond-mat.soft
Microscopic Activated Dynamics Theory of the Shear Rheology and Stress Overshoot in Ultra-Dense Glass-Forming Fluids and Colloidal Suspensions
我们制定了一个微观的，力的水平，激活动力学为基础的连续启动非线性剪切流变学的超致密玻璃形成硬球流体和胶体悬浮液的ECNLE方法的上下文中的物理力学理论。激活结构松弛被描述为一个耦合的本地-非本地事件，涉及笼和较长范围的集体弹性控制的特征应力松弛时间。理论预测的变形引起的迁移率增强，松弛加速在低值的应力，应变，或剪切速率，稳态结构松弛时间和粘度的表观幂律变薄，在剪切变薄制度的非零激活势垒，稳态剪切应力的速率依赖性的表观Herschel-Bulkley形式，动态屈服或流动应力的不同测量值与填充分数的指数增长，以及变形下的降低的脆性和动态不均匀性先前显示与实验良好一致。这里讨论的中心新问题是瞬态响应的定义特征-应力过冲。与稳态流态相反，理解瞬态响应需要明确处理结构、弹性模量和应力松弛时间的耦合非平衡演化。我们制定了一个新的定量模型，这方面的物理动机和计算易处理的方式。应力过冲的理论预测被证明是在良好的协议与实验观察的亚稳超致密制度的硬球胶体悬浮液作为剪切速率和包装分数的函数，并占变形辅助激活运动是至关重要的瞬态和稳态响应。
2022-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective Interactions and Volume Energies in Charged Colloids: Linear Response Theory
在电荷稳定的胶体悬浮液中，任意的盐浓度，粒子间的相互作用，描述在一个等效的单组分系统中的有效相互作用的水平。从所有微离子的自由度的配分函数积分，并假设线性响应的宏观离子电荷，一般表达式得到一个有效的静电对相互作用和相关的微离子体积能量。对于具有硬球核的大离子，有效相互作用是DLVO屏蔽库仑形式，但具有修改的屏蔽常数，包括排除体积效应。体积能--一种单组分还原的自然结果--对总自由能有贡献，并且在低盐浓度的极限下可以显著影响热力学性质。作为例证，渗透压和体积模量的计算和比较最近的实验测量去离子悬浮液。对于足够的电荷和浓度的大离子，它示出的抗衡离子可以起到软化或不稳定的胶体晶体。
2000-06-21 cond-mat.soft
Elastic Response of Wire Frame Glasses. I. Two Dimensional Model
本文研究了刚性线框颗粒浓悬浮体系对阶跃应变的弹性响应。这些粒子由长度为$L$的无限细的刚性棒构成。我们专门比较了直棒状颗粒弯曲和分支线框。在稠密悬浮液中，线框被它们的臂之间的拓扑纠缠冻结在无序状态。我们提出了一个简单的几何方法来找到这些玻璃系统中的浓度的弹性应力的标度。我们将此方法应用到一个简单的二维模型系统中，其中测试粒子被放置在一个平面上，并受到随机分布的点与数密度$ν$的约束。线框悬浮液和棒悬浮液之间有两个显著的区别：1）线框悬浮液的线弹性很大，与$ν^2 L^4$相似，而棒悬浮液的线弹性小得多，与浓度无关。2)对于小于$\sim \sqrt{K/k_B T L^4}$的密度，棒总是剪切变薄，但线框剪切硬化，其中$K$是颗粒的弯曲模量。线框的变形被发现是重要的，即使是小的应变，在特定的应变，$γ$的变形颗粒的比例，由$(νL^2)^2 γ^2$。我们的结果与一个简单的模拟的二维系统吻合得很好。
2021-02-04 cond-mat.soft
Self-Similarity in Electrorheological Behavior
本文研究了聚苯胺（PANI）颗粒在硅油中悬浮液在电场作用下的蠕变流动行为。聚苯胺在硅油中的悬浮液的弹性模量和屈服应力随电场的增大而增大。在蠕变流场下，施加更大幅度的电场减小材料中诱导的应变，而在任何电场下施加更大幅度的剪切应力增强材料中诱导的应变。值得注意的是，在不同的应力，电场强度和浓度的聚苯胺悬浮液中的应变的时间演化表现出叠加后的时间和应变轴上的蠕变曲线适当的移动。观察到的电场-剪切应力-蠕变时间-浓度的叠加显示了电流变行为的自相似性。我们用Bingham和Klingenberg - Zukoski模型分析了实验数据，发现后者能很好地预测实验行为。最后，我们通过讨论观察到的电流变液的流变行为和老化的软玻璃材料的流变行为之间的显着的相似之处。
2012-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unified Microscopic Theory of Stress Relaxation, Structural Evolution, and Memory Effects in Dense Glass Forming Brownian Suspensions After Flow Cessation
University of Illinois（伊利诺伊大学）；Department of Materials Science and Engineering, University of Illinois（伊利诺伊大学材料科学与工程系）；Materials Research Laboratory, University of Illinois（伊利诺伊大学材料研究实验室）；Department of Chemistry, University of Illinois（伊利诺伊大学化学系）；Department of Chemical & Biomolecular Engineering, University of Illinois（伊利诺伊大学化学与生物分子工程系）
本文提出一种统一的微观统计力学理论，解释流停止后结构和应力恢复的耦合时间演化，适用于非平衡态下的布朗悬浮体。
2026-04-14 cond-mat.soft
Yielding and flow in aggregated particulate suspensions
本文结合新实验数据检验强黏性颗粒凝胶的抗压本构模型，指出其弹塑性二元性需同时纳入浓度依赖的非线性弹性与壁面脱黏塑性。
2023-04-26 cond-mat.soft
Theoretical Analysis of the Structure, Thermodynamics, and Shear Elasticity of Deeply Metastable Hard Sphere Fluids
本研究结合高精度微观平衡液态积分方程理论与朴素模耦合理论，统一研究深亚稳态硬球流体的结构、热力学与剪切弹性，预测出多种新行为并发现多物理量间的关联，为相关体系的慢动力学与力学响应研究提供参考。
2024-08-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Two-step aging dynamics in enzymatic milk gels
本研究通过时间分辨力学光谱揭示酶诱导牛奶凝胶老化分两步：先快速粗化后停滞，再经接触驱动机制老化，对乳制品及软胶体研究有重要意义。
2024-03-15 cond-mat.soft
Strengthening of foamed composite materials
我们调查的剪切弹性模量的软聚合物泡沫加载硬球形颗粒，我们表明，对于恒定的气泡尺寸和气体体积分数，加强是强烈依赖于这些夹杂物的大小。通过精确控制比例$λ$（比较粒度与泡沫结构中支柱的厚度），我们证明了在$λ\approx 1$下机械行为的转变。对于$λ< 1$，每一个颗粒加载导致一个强化效果，其大小只取决于颗粒的体积分数。相反，对于$λ> 1$，作为$λ$的函数，增强效应突然减弱，并且甚至观察到对于$λ\gtrsim 10$的软化效应。机械行为的这种转变让人想起最近在泡沫颗粒悬浮液的排水框架内报道的所谓的“颗粒排除转变”[Haffner B，Khidas Y，Pitois O.泡沫状颗粒悬浮物的排出。J Colloid Interface Sci 2015. In Press.].它涉及到相对于泡沫网络的颗粒的几何构型的演变，它似乎控制这样的泡沫系统的力学。
2015-07-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rheology of protein-stabilised emulsion gels envisioned as composite networks. 1 -- Comparison of pure droplet gels and protein gels
蛋白质稳定的乳液凝胶可以在胶体凝胶的理论框架中进行研究，因为蛋白质组装体和液滴都可以被认为是软胶体。这些颗粒的性质、尺寸和柔软度不同，这些差异可能会影响它们形成的凝胶的流变学性质。纯凝胶由牛奶蛋白（酪蛋白酸钠），或亚微米蛋白质稳定液滴，制备缓慢酸化悬浮液在各种浓度。他们的微观结构的特点，他们的粘弹性，无论是在线性和非线性制度，和他们的频率依赖性进行了测量，并比较了两种类型的凝胶的行为。蛋白质凝胶和液滴凝胶被发现有广泛相似的微观结构和流变性能相比，在固定的体积分数，一个参数来自于研究的蛋白质和液滴形成的悬浮液的粘度。粘弹性表现出幂律行为的浓度，储能模量的频率。此外，应变硬化被发现发生在低浓度。这些行为略有不同的蛋白质凝胶和液滴凝胶，表明一些特定的性质的初级胶体颗粒发挥作用的凝胶的流变性能的发展。
2020-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ageing under stress and mechanical fragility of soft solids of laponite
在这项工作中，我们研究了剪切流下的锂皂石水悬浮液的软玻璃态固体的老化行为。我们观察到，当施加的时间是由一个主导的系统的弛豫时间归一化，在不同的年龄流变响应显示叠加。这种行为的分析表明，随着年龄的变形场下的结构演化，所代表的主要弛豫模式对年龄的依赖性，变得越来越弱，因为该系统变得越来越不均匀，由于增加盐引起的吸引力的相互作用增强。相同弹性模量下的蠕变-恢复行为显示，对于具有更多盐的系统，粘性耗散更多，表明机械脆性增加。这项研究表明，盐浓度的增加，增强了吸引力的相互作用，并导致更大的不均匀性，导致一种状态，其中颗粒通过较弱的相互作用保持在一起。这项工作导致重要的见解微观结构如何影响老化动力学。我们讨论了所观察到的行为的背景下老化的胶体玻璃和凝胶的水悬浮液的合成锂皂石。
2008-12-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermoresponsive stiffening with microgel particles in a semiflexible fibrin network
我们报告的温度响应性软复合材料的半柔性生物聚合物网络（纤维蛋白）含有分散的微凝胶胶体颗粒的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（pNIPAM），经历一个热驱动的去溶胀转变以上的低临界溶解温度（LCST）。与标准的聚合物-颗粒复合材料不同，减少颗粒的内含物体积（通过增加温度）伴随着复合材料的整体弹性刚度的显著增加。我们观察到这样的行为在一个广泛的组成空间。复合材料的弹性剪切模量在25-35°C的微小温度变化下可逆地硬化高达10倍。在隔离中，纤维蛋白网络和微凝胶悬浮液都随着温度的升高而软化，使得复合材料的硬化特别显著。我们假设硬化是由吸附在纤维蛋白丝上的微凝胶颗粒收缩并改变半柔性网络的结构引起的。我们开发了两个唯象模型，以物理上不同的方式量化这一假设，并且导出的预测与我们的实验数据定性一致
2019-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elastic Response of Wire Frame Glasses. II. Three Dimensional Systems
我们应用第一部分中发展的简单几何方法研究了在集中的玻璃悬浮液中刚性线框颗粒对阶跃应变的弹性响应。线框颗粒由长度为$L$的细的刚性杆组成，并且它们的数密度$ρ$使得$ρL^3 \gg 1$。我们专门比较了刚性杆和由两个等长杆以直角连接而成的L形。线框的行为被发现是惊人的不同，从杆。L形颗粒的线性弹性与$ρ^3 L^6$成比例，而棒的线性弹性与$ρ$成比例，非线性响应显示在临界密度$ρ_c \sim \sqrt{K / k_B T L^6}$下从剪切硬化到剪切软化的转变，其中$K$是颗粒的弯曲模量。对于由双链DNA构成的实际粒子，这种转变发生在大约$ρL^3 \sim 10$的密度处。这些差异的原因是，线框可以被迫弯曲与周围环境的纠缠，而杆始终保持直。这被发现是非常重要的，即使是小的应变，与大多数粒子被弯曲超过一个临界应变$γ_c \sim (ρL^3)^{-1}$。
2021-02-04 cond-mat.soft
Elastically Cooperative Activated Barrier Hopping Theory of Relaxation in Viscous Fluids. I. General Formulation and Application to Hard Sphere Fluids
我们推广了单粒子跳跃的力级非线性朗之万方程理论，使之包括与液体长程弹性形变有关的集体效应。激活的α弛豫事件是一个混合的空间字符，涉及两个不同的，但相互关联的，本地和集体的障碍。在低于堵塞的体积分数或高于零开尔文的温度下没有分歧。首先开发和实施的硬球流体的背景下，分析和数值的想法。在一个中间的体积分数的交叉制度，当地的笼过程是占主导地位的方式与一个明显的Arabius行为一致。超Arrhenius集体障碍是更强烈地依赖于体积分数，占主导地位的高粘性制度，并很好地描述了一个非奇异的法律低于干扰。集体势垒的增加取决于热密度波动的幅度、剪切模量或瞬态局部化长度以及不断增长的微观跳跃长度。α弛豫时间的计算与最近的实验和模拟致密流体和悬浮液的硬球。与弹性模型和熵危机的思想理论的比较进行了探讨。本文的工作为建立一个准普适的、无拟合参数的热分子液体弛豫理论奠定了基础。
2014-02-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Quantitative Characterization of the Microstructure and Transport Properties of Biopolymer Networks
生物聚合物网络对正常和肿瘤组织中的许多生物过程具有根本重要性。在本文中，我们采用了一整套的理论和模拟技术开发的表征异质材料，以量化的微观结构和有效的扩散传输性能（扩散系数$D_e$和平均生存时间$τ$）的胶原蛋白I型网络在不同的胶原蛋白浓度。特别是，我们计算的孔隙大小的概率密度函数$P(δ)$的网络和有限尺寸的扩散粒子的有效扩散系数$D_e$的各种分析估计。有效扩散系数$D_e$的Hashin-Strikman上界和平均存活时间$τ$的孔径下界被用作基准来检验我们的解析近似和数值结果。此外，我们推广了有效的首次通过时间技术的布朗运动模拟悬浮液中的球的纤维网络的情况下，并计算相关的有效扩散系数$D_e$以及平均生存时间$τ$，这是相关的核磁共振（NMR）弛豫时间。具体而言，在我们考虑的所有分析近似中，Torquato近似为所有胶原蛋白浓度提供了最准确的$D_e$估计值。我们为不同胶原蛋白浓度下的网络制定了$τ$的通用曲线。我们应用严格的交叉属性关系来估计胶原网络的有效体积模量从这里计算的有效扩散系数的知识。
2012-03-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
Mechanical properties of fat-based semi solid heterogeneous materials
基于脂肪的糊状产品是食品工业的重要组成部分，无论是作为加工中间体还是最终产品。这种材料由固体颗粒分散在其中的连续脂肪相制成。在这些材料中会发生屈服和断裂等现象，并且在很大程度上取决于样品的成分。脂肪的结晶在颗粒的存在下被改变，这导致具有不同物理性质的产品。然而，由于问题的非常复杂的方面，很少有研究试图表征固体颗粒对最终产品的影响。小振幅振荡流变学常用于表征材料的刚度。但是加工的产品可能不符合进行流变学实验所需的理想形状，这需要非常特定的产品形状，在工业试验中可能不容易实现。因此，振荡流变学并不总是测量硬脂肪混合物物理特性的最佳选择。在本文中，我们制定了二元混合物组成的硬脂肪基质中，我们加入了固体夹杂物的氯化钠。我们用不同的盐和脂肪体积分数制作了不同的样品组，并让它们结晶几周。然后，我们在所得样品上执行各种微压痕协议。然后，我们阐述了一个小的流变模型，是符合数据，并能够预测的小变形的非均质材料压痕的各种形状和加载协议。我们从这个模型中导出各种物理量，如存储和损耗模量。我们得出结论，指出的二元混合物的复数模量的增长与固体体积分数，经典的克里格-道格拉斯经验定律（类似于悬浮液），最后发散在一个给定的体积分数。
2019-12-01 cond-mat.soft
Slow dynamics and time-composition superposition in gels of cellulose nanocrystals
本研究探讨了盐浓度对纤维素纳米晶体（CNC）凝胶慢老化动力学的影响，发现弹性模量遵循时间-组成叠加原理，可重新标度到一条跨越13个数量级时间的通用S型主曲线上，为CNC凝胶老化动力学的普适性提供了有力证据。
2022-01-19 cond-mat.soft
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
