Viscoelasticity and Stokes-Einstein relation in repulsive and attractive colloidal glasses
我们报告的粘弹性行为的空间排斥和短程吸引力的胶体悬浮液模型的数值研究，沿着不同的路径中的吸引强度与包装分数平面。更具体地说，我们研究的行为的粘度（及其频率依赖性）接近排斥玻璃，有吸引力的玻璃和在再入区域的粘度显示出非单调的行为，增加吸引力的强度。在接近玻璃线，粘度的增加是一致的幂律发散与相同的指数和临界包装分数先前获得的密度波动的发散。模式耦合计算的基础上，我们关联的粘度的增加与特定的贡献，从不同的长度尺度。我们还通过比较同一模型的牛顿和布朗模拟，证明了结果与微观动力学无关。最后，我们评估斯托克斯-爱因斯坦关系接近两个玻璃化转变，找到一个明确的故障，这是特别强大的情况下的吸引力玻璃。
2007-05-21 cond-mat.soft
Autonomously Probing Viscoelasticity in Disordered Suspensions
最近的实验表明，一个强大的旋转扩散增强自推进微流变探针在胶体玻璃。在这里，我们提供了微观的理解，使用模拟与摩擦探针介质耦合，将主动平移转化为旋转。扩散增强出现从介质的无序结构和峰值在第二阶过渡的接触的数量。我们的研究结果再现了胶体玻璃实验的显着特点，并支持一个有效的描述，适用于更广泛的一类粘弹性悬浮液。
2020-12-19 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
Viscoelasticity of a colloidal gel during dynamical arrest: evolution through the critical gel and comparison with a soft colloidal glass
我们考虑剪切流动停止后悬浮液中胶体颗粒的凝胶化。粒子聚集是由一个温度可调的吸引力的潜力，控制在等温条件下的集群的增长。一系列的频率分辨时间扫描被用来系统地重建作为时间和温度或吸引力强度的函数的频率相关的动态模量。数据显示凝胶化的典型特征，在随温度呈指数变化的特征凝胶化时间$t_g$之后，凝胶化从流体状态突然转变为动态停滞的凝胶状态，并且用于将系统的演变折叠到通用曲线上。我们观察临界凝胶的粘弹性，其中我们发现$G'(ω)\approxeq G''(ω)\sim ω^{n_c}$，其中$n_c=0.5$在所有吸引力强度的窄时间窗内。我们测量的动态临界指数的$κ=0.25$这是类似的交联聚合物凝胶中观察到的。因此，接近临界凝胶的方法由$η_0\sim-ε^{-s}$和具有$s=z=2$的$G_e\simε^z$控制，其中$ε=p/p_c-1$是到凝胶点的距离。值得注意的是，近临界凝胶的松弛模量在所考虑的温度范围内是相同的，其中$G(t)\approx0.33t^{-0.5}$。这表明一个潜在的强相似性的凝胶结构的吸引力强度考虑的制度，尽管聚集动力学的差异。我们将这些发现与胶体玻璃的行为进行动态逮捕，没有观察到临界状态和逮捕时间的系统显示了显着的频率依赖性。这些研究结果突出了胶体凝胶和玻璃之间的潜在结构差异，这些差异表现在它们在液体到固体转变附近的动力学性质上。
2014-01-30 cond-mat.soft
Crystallizing hard-sphere glasses by doping with active particles
结晶和玻璃化是形成固体的两种不同途径。通常这两个过程相互抑制，玻璃化转变防止在高密度（或低温）下结晶。这甚至适用于胶体硬球系统，其通常用作具有潜在应用的新型功能材料（例如光子晶体）的构建块。通过进行布朗动力学模拟的玻璃系统组成的混合物的活性和被动的硬球，我们表明，这种硬球玻璃的结晶可以显着促进掺杂少量的活性粒子的系统。令人惊讶的是，即使是填充分数高达$ϕ= 0.635$的硬球玻璃也会结晶，其在$0.5\%$附近低于$ϕ\simeq 0.64$处的无规紧密填充。我们的研究结果提出了一种新的方法来制造晶体材料（胶体）玻璃。这对于容易在玻璃态中动力学捕获的材料特别重要，并且晶体成核几乎不发生。
2014-08-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear induced tuning and memory effects in colloidal gels of rods and spheres
剪切历史在确定胶体凝胶的线性和非线性流变响应中起着重要作用，并且可以用于调整其结构和流动性质。胶体颗粒纵横比的增加降低了临界体积分数的凝胶化由于颗粒排除体积的增加。使用流变学和共聚焦显微镜的组合，我们调查的稳定和振荡的预剪切历史上的结构和流变性的胶体凝胶形成的二氧化硅球和杆的长度L和直径D（L/D = 10）分散在11 M氯化铯溶液的效果。我们使用无量纲梅森数Mn（= F_visc./ F_attr.）比较稳定和振荡预剪切对凝胶粘弹性的影响。我们发现，在中间锰预剪切后，有吸引力的球凝胶表现出加强，而有吸引力的棒凝胶表现出减弱。有吸引力的棒的凝胶的流变成像表明，在中间Mn，振荡预剪切诱导大的紧凑的棒簇的凝胶微结构中，相比稳定的预剪切。我们的研究突出了颗粒形状对流动和剪切停止后的粘弹性下的凝胶结构的影响。
2022-07-11 cond-mat.soft
Effect of particle stiffness and surface properties on the nonlinear viscoelasticity of dense microgel suspensions
本研究通过调控微凝胶交联剂含量和PEG共聚改性，结合大振幅振荡剪切实验与原子力显微镜，揭示了颗粒柔软度和表面性质对致密微凝胶悬浮液非线性粘弹性的差异化影响，为定制力学性能的材料设计提供了合成依据。
2024-03-05 cond-mat.soft
Newtonian coalescence in colloidal and non-colloidal suspensions
悬垂液滴和固着液滴的聚结过程是由液桥的形成和演化来区分的。桥半径$R$以$R\sim t^b$形式演化，幂律指数$b$表示主导力。在这项工作中，我们实验探索的现象，在子类的复杂流体，即胶体和非胶体悬浮液，具有颗粒流体动力学相互作用的粘弹性的起源。我们的观察结果表明，这种流体具有流动相关的变薄响应与有限的弹性剪切流，但在拉伸流可以忽略不计。在此基础上，将$b=0.5$的牛顿普适性推广到这些稀化流体。此外，我们加强了这些意见，通过理论模型开发采用Ostwald-de Waele本构关系。最后，我们利用这个理论模型来检验广义牛顿流体中是否存在阻滞聚结。
2022-12-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Crystallization of anisotropic colloids with a Yukawa potential
在二维平面上数值研究了具有汤川势的各向异性球形胶体颗粒的稠密悬浮液中的结晶过程。研究发现，强的各向异性会阻碍颗粒的晶化，而弱的各向异性却有超强的耦合作用，有利于胶体冻结成六方晶体。采用不同的判据描述相变，可以发现各向异性程度和耦合强度的竞争将加宽相图中异质结构共存的过渡区，呈现出一个横跨局部序参量概率分布曲线的准平台。本研究对统计物理、材料科学和生物物理系统中有关结晶行为的实验有一定的参考价值。
2021-03-19 cond-mat.soft
Colloidal Magnus effect in polymer solutions
该研究揭示聚合物溶液中胶体的逆马格努斯效应源于应力梯度诱导的局部聚合物密度不均匀性，而非经典粘弹性，模型无需拟合参数即与实验定量吻合，为微机械设计提供新理论。
2025-02-25 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
Equilibrium Fluid-Crystal Interfacial Free Energy of Bcc-Crystallizing Aqueous Suspensions of Polydisperse Charged Spheres
界面自由能是亚稳熔体结晶过程中的一个中心量。在带电胶体球的悬浮液中，成核和生长动力学可以从光学实验中准确地测量。在以前的工作中，从这个数据有效的非平衡值之间的界面自由能的新兴体心立方核和相邻的熔体在依赖于熔体相和结晶相之间的化学电势差，使用经典的成核理论。观察到界面自由能的严格线性增加作为增加的亚稳定性的函数。在这里，我们进一步分析了五个带电球体和一个二元混合物的水悬浮液的数据。我们利用一个简单的外推方案，并解释我们的研究结果，鉴于特恩布尔的经验规则。我们的第一个估计的减少界面自由能，$σ_{0,bcc}$，共存的平衡流体和bcc-晶体相之间是几个$k_BT$的顺序。它们的值是不相关的任何静电相互作用参数，而是显示出系统的减少，增加尺寸多分散性和较低的值的混合物相比，纯组分。同时，$σ_0$与冻结熵也呈现近似线性相关。因此，严格单分散带电球体的平衡界面自由能可能更大。
2015-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Analyzing the Gelation Transition through Fractional Viscoelasticity and the Mittag-Leffler-Prabhakar Function
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
本文利用分数阶粘弹性模型和基于三参数Mittag-Leffler-Prabhakar函数的模型，研究凝胶化转变中临界凝胶态的标度无关幂律粘弹性行为，并验证了临界指数间的超标度关系。
2026-10-26 cond-mat.soft
Dynamics and rheology of 2D colloidal crystals with active anisotropic impurities
本研究设计了包含活性PS-Pt Janus粒子的二维胶体晶体模型，发现少量活性杂质的运动能驱动界面发生从类固态到类液态的相变，其局部扰动对整体粘弹性产生长程效应，为复杂流体界面系统提供了见解。
2023-11-23 cond-mat.soft
Localized elasticity governs the nonlinear rheology of colloidal supercooled liquids
我们提出了一个理解具有软排斥势的过冷液体非线性流变学的微观图像。基于布朗动力学模拟的过冷电荷稳定胶体悬浮液，我们的分析表明，在足够大的剪切速率（sr）下，粘度（eta）的剪切变稀（表示为eta~sr^（-lambda））源于局域弹性区（LER）的演化。LER是由参考粒子的前几个配位壳层组成的瞬态区域。为了响应外部剪切，LER内的颗粒在LER屈服之前经历近仿射位移。LER的特征应变（gamma）和尺寸（xi）分别由gamma~sr^（-nu）和xi~sr^（-nu）决定。三个指数lambda、nu和nu通过lambda=1-nu =4*nu相关。这个简单的关系将非线性流变学与系统的弹性性质和微观构型畸变联系起来。LER的弛豫是通过沿剪切几何形状的延伸方向的大步长非仿射颗粒位移来促进的，步长为0.4颗粒直径。流动中LER的弹性形变和松弛是普遍存在的，是控制体非线性粘弹性的基本过程。我们应用这个模型来分析剪切电荷稳定的胶体悬浮液的流变小角中子散射数据。可以看出，我们的模型很好地解释了中子能谱和流变数据。
2022-09-23 cond-mat.soft
Non-equilibrium theory of the linear viscoelasticity of glass and gel forming liquids
本文提出一种基于NE-SCGLE理论的第一性原理方法，将非平衡结构因子和中间散射函数与剪切应力弛豫函数耦合，直接关联粒子间作用力与玻璃或凝胶态胶体液体老化过程中的线性粘弹性，并以WCA模型验证其预测能力。
2024-02-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
On the normal modes of weak colloidal gels
本文研究了弱胶体凝胶的简正模和弛豫速率，并采用不同的胶体间流体动力学相互作用模型进行了计算。本征谱计算自由排水，Rotne-Prager-Yamakawa和加速Stokesian动力学近似的水动力迁移率在正常模式分析的谐波网络代表的凝胶。的正常模式的空间结构表明，集体和能量耗散在凝胶中的措施从根本上改变了远程流体动力学相互作用，而流体动力润滑只影响短波长模式的弛豫速率。考虑长程流体动力相互作用的模型显示出每个正常模式的微观弛豫率，$λ$按$λ\sim l^{-2}$缩放，其中$l$是模式的空间相关长度。对于自由排放近似值$λ\sim l^γ$，其中随着$ϕ$的增加，$γ$在3和2之间变化。一个简单的唯象模型的内弹性响应正常模式波动的发展，这表明，远程流体动力学相互作用发挥了核心作用的凝胶网络的粘弹性。动态模拟表明，由随时间变化的剪切模量测量的应力衰减匹配的正常模式的预测和唯象模型。类似于高分子物理中的Zimm模型，我们的研究结果表明，长程流体动力学相互作用在决定弱胶体凝胶的微观动力学和宏观性质中起着至关重要的作用。
2017-02-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
From Lyotropic to Thermotropic Behavior: Solvent-Free Liquid Crystalline Phases in Polymer-Surfactant-Conjugated Rod-shaped Colloidal Viruses
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Univ. Bordeaux, CNRS, Centre de Recherche Paul-Pascal, UMR 5031（波尔多大学，法国国家科学研究中心，保罗·帕斯卡研究中心）
通过共价耦合低分子量 PEG 基聚合物表面活性剂到 fd 病毒表面，实现无溶剂 thermotropic 相行为，展示了一种将 lyotropic 转换为 thermotropic 相行为的高效方法。
2026-01-13 cond-mat.soft
Evolution of Linear Viscoelasticity across the Critical Gelation Transition
Indian Institute of Technology Kanpur（印度坎普尔理工学院）
本文发展了线性黏弹性在溶-凝胶转变中演变的理论框架，推导了松弛模量和动态模量的通用表达式，并揭示了动态模量及其导数在临界凝胶点的连续性要求，从而推导出超尺度关系和临界松弛指数的下界。
2026-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Static and Dynamic Properties of Block-Copolymer Based Grafted Nanoparticles Across the Non-Ergodicity Transition
我们提出了一个系统的调查静态和动态性能的嵌段共聚物胶束与交联的核心，代表模型聚合物接枝的纳米粒子，在很宽的浓度范围从稀制度逮捕（结晶）状态，通过光和中子散射，补充线性粘弹性。我们已经遵循了他们的散射强度和扩散动力学的演变，在整个非遍历性过渡和观察到的结果进行了对比，适当的粗粒度Langevin动力学模拟。这些核壳型的稳定模型软粒子位于超软恒星和硬球之间，众所周知的星对相互作用势不适合描述它们。相反，我们已经发现，一个有效的刷相互作用潜力提供了非常令人满意的实验和模拟之间的协议，提供洞察力的相互作用的柔软性和动态的球形胶体悬浮液。
2020-12-12 cond-mat.soft
Static and Dynamic Properties of Block-Copolymer Based Grafted Nanoparticles Across the Non-Ergodicity Transition
我们提出了一个系统的调查静态和动态性能的嵌段共聚物胶束与交联的核心，代表模型聚合物接枝的纳米粒子，在很宽的浓度范围从稀制度逮捕（结晶）状态，通过光和中子散射，补充线性粘弹性。我们已经遵循了他们的散射强度和扩散动力学的演变，在整个非遍历性过渡和观察到的结果进行了对比，适当的粗粒度Langevin动力学模拟。这些核壳型的稳定模型软粒子位于超软恒星和硬球之间，众所周知的星对相互作用势不适合描述它们。相反，我们已经发现，一个有效的刷相互作用潜力提供了非常令人满意的实验和模拟之间的协议，提供洞察力的相互作用的柔软性和动态的球形胶体悬浮液。
2020-12-12 cond-mat.soft
Trapped-particle microrheology of active suspensions
在微观流变学中，复杂流体的局部流变特性（如粘弹性）可以从嵌入的胶体探针颗粒的自由或受迫运动中推断出来。胶体悬浮液的强制探针显微流变学的理论机器集中在恒定力（CF）或恒定速度（CV）的探针，而在实验中，无论是力还是运动学的探针是固定的。更重要的是，由于热力学不确定性关系，CF或CV的约束在有意义的量化探针的波动方面引入了困难。已知对于被捕获在谐振势阱中的布朗粒子，捕获力和粒子位置的标准偏差的乘积在$d$维中是$d k_BT$，其中$k_BT$是热能。结果，如果不允许力（位置）波动，则位置（力）波动变得无限大。为了允许测量的波动，在这项工作中，我们考虑一个微观流变模型，其中嵌入式探头被拖动沿移动的谐波电位，使其位置和陷阱力都允许波动。从控制$N$硬活性布朗粒子动力学的完整Smoluchowski方程出发，通过忽略稀释极限下粒子间的流体动力学相互作用，导出了描述探针与一浴粒子相互作用时动力学的成对Smoluchowski方程.由此，我们确定均值和方差（即，波动）的探针位置的对概率分布。然后，我们描述了系统的行为在弱和强陷阱的限制。通过采取适当的限制，我们表明我们的广义模型可以简化为已得到充分研究的CF或CV微观流变模型。
2022-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pattern selection in radial displacements of a confined aging viscoelastic fluid
由于界面扰动的不稳定增长而产生的复杂流体驱替模式可以由流体粘弹性和表面张力驱动。由于悬浮液微观结构的自发形成，软玻璃态悬浮液老化，$i.e.$其机械模量随时间演变。老化悬浮液的剪切和时间依赖性流变学可用于在其被牛顿流体驱替期间产生各种各样的界面图案。使用视频成像，我们报告了一个丰富的阵列的界面图案形态：致密的粘性，树枝状，粘弹性断裂，花形，锯齿状和稳定的，在混溶和不混溶的位移的老化胶体粘土悬浮液的牛顿流体注入到一个径向准二维几何形状在不同的流速。我们提出了一个新的参数，面积比，我们定义为充分发展的图案面积归一化的最小圆包围it.We表明，面积比的自然曲线唯一识别不同的图案形态，使每个图案可以隔离在一个三维相图跨越的悬浮液老化时间，驱替液的流速，和界面张力的面积比。除了基本的兴趣，我们的研究结果是有用的预测和控制界面的生长过程中流体位移。
2022-03-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Kinetics of isotropic to string-like phase switching in electrorheological fluids of nanocubes
将电场施加到其介电常数不同于分散介质的介电常数的可极化胶体颗粒，产生诱导偶极子，其促进线状簇的形成并最终改变流体的机械和流变性质。这类复杂系统，其电场诱导的流变性可以在粘性和弹性材料的流变性之间操纵，被称为电流变流体。通过动态蒙特卡罗模拟，我们研究了介电纳米立方体在电场作用下的自组装动力学。打开磁场会诱导粒子内偶极子，并且在足够大的场强下，会导致在体积分数谱上长度可变的弦状簇。从各向同性到弦状状态的切换动力学表明存在两种机制，第一种机制与链的成核有关，第二种机制与进一步合并和分离之间的竞争有关。我们通过跟踪链长分布和分析纳米立方体随时间从一个链到另一个链的过渡概率来确定瞬态非稳态。此外，我们采用被动微观流变学来深入了解电场对模型流体粘弹性响应的影响。我们不仅观察到，它变得更加粘弹在场的存在下，而且它的粘弹性假设各向异性签名，与垂直于外部场的平面中的粘性和弹性模量大于沿它。
2022-11-22 cond-mat.soft
