A Force-Level Theory of the Rheology of Entangled Rod and Chain Polymer Liquids. I. Tube Deformation, Microscopic Yielding and the Nonlinear Elastic Limit
我们采用第一性原理，力水平的方法自洽地构建非谐管约束场的纠缠流体的刚性针和连续路径（PP）水平链在两个限制的情况下，链拉伸被假定为完全放松或保持不放松。剪切和拉伸变形和聚合物取向的影响是在一个非线性的弹性限度耗散松弛过程被故意忽略。对于针和PP级链，横向聚合物动力学波动的高斯分析预测，变形诱导的取向导致管膨胀。相反，对于变形的聚合物，其中链拉伸不放松，我们发现管压缩。对于所有这三个系统，有限的最大横向纠缠力本地化的聚合物在有效管的预测。这种纠缠力可以克服的条件（力的不平衡）与宏观变形相关的外部施加的力，可以在非线性弹性限度中定义，和“微观绝对屈服”事件破坏管约束的可能性可以进行分析。对于针和轮廓松弛的PP链，这种力的不平衡被发现发生在一个应力的顺序的平衡剪切模量，从而应变的顺序统一，对应于一个机械脆弱的纠缠管场。然而，对于未松弛的拉伸链，管压缩稳定横向聚合物限制，似乎没有力的不平衡。这些结果共同表明，从弹性到不可逆粘性响应的交叉需要链回缩以启动解缠结。我们定性地讨论了与现有的唯象模型的非线性启动剪切，阶跃应变和蠕变流变实验的比较。
2016-04-13 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 Shape and Charge on Bulk Rheology of Nanoparticle Suspensions
采用分子动力学模拟研究了等质量不同形状纳米颗粒悬浮液的流变性。的平衡结构和施加剪切的响应进行了分析，用于带电和不带电的纳米粒子的显式溶剂中的球，棒，板和千斤顶的悬浮液。对于研究的体积分数，？$ϕ_{vf}=0.075$，不带电的系统都在其各向同性相和粘度是只有弱依赖于形状的球体，杆，板，而千斤顶的粘度是一个数量级大于其他三种形状。电荷的引入增加了所有四种纳米颗粒形状的粘度，其中棒和板的增加最大。颗粒之间排斥电荷的存在降低了可以通过颗粒重定向实现的应力降低的量。
2010-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermodynamic and structural behavior of one-dimensional divalent patchy hard rods: Wertheim's first-order thermodynamic perturbation theory vs exact results
Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）；Instituto de Computación Científica Avanzada (ICCAEx), Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学高级科学计算研究所）；University of Pannonia（潘诺尼亚大学）
本文研究了二元斑点硬杆在二维通道中的热力学与结构特性，通过将结合位建模为位于杆端的吸引平方井（SW）斑点，比较了Wertheim的第一阶热力学微扰理论（TPT1）与精确结果的差异，发现TPT1在粘性极限下精确，但在有限范围相互作用下失效，且在二维中通过修正质量作用定律可使其精确。
2026-08-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Signatures of elastoviscous buckling in the dilute rheology of stiff polymers
当刚性聚合物在剪切流中翻滚时，其经历压缩粘性力，这可导致其屈曲并随着流动强度的增加而经历一系列形态转变。我们使用数值模拟来揭示这些过渡的刚性聚合物的稀悬浮液的稳定剪切流变学的影响。我们的结果同意经典的缩放布朗杆在相对较弱的流动，但离开他们以上的屈曲阈值。弹性粘性屈曲的特征包括剪切变稀的增强和法向应力差的增加。我们讨论了我们的研究结果，在刚性布朗杆和非布朗弹性纤维过去的工作，并强调了微妙的作用，热波动触发不稳定性。
2021-06-15 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
Rheology of dense suspensions of granular spherocylinders by particle-based simulation
School of Engineering, University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）；Syngenta Jealott’s Hill International Research Centre（先正达乔洛特山国际研究中心）；School of Physics and Astronomy, The University of Edinburgh（爱丁堡大学物理与天文学院）
开发粒子模拟方法，预测长球棒稠密悬浮液的粘度与微观结构，验证实验数据，为该类材料的流体力学等研究提供工具。
2026-07-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Entangled-to-packed crossover in nonlinear extensional rheology of entangled polymers
Tsinghua University（清华大学）
研究揭示了纠缠聚合物在非线性延伸流变学中应变诱导的纠缠到紧密排列的交叉现象，通过模拟展示了链伸长饱和后通过对流流动和链对齐释放纠缠的过程，并提出了基于链内构象和链间摩擦的应力计算方法。
2026-11-09 cond-mat.soft physics.chem-ph
Microstructural understanding of the length and stiffness dependent shear thinning in semi-dilute colloidal rods
含有低浓度细长胶体棒的复杂流体可以显示出高粘度，而需要很少的流量来稀释流体。这一特征使得细长棒在工业应用和生物学中成为必不可少的成分。虽然这种行为强烈依赖于杆的长度，到目前为止，没有直接的关系可以确定。我们采用了一个图书馆的丝状病毒研究杆的大小和灵活性的零剪切粘度和剪切稀化行为的影响。流变学和小角度中子散射数据进行比较，理想的刚性棒，其中包括一个完整的剪切诱导膨胀的限制的标准理论的修订版。虽然较早预测的长度独立的前因子的限制旋转扩散系数被证实通过改变杆的长度和浓度，修改后的理论正确预测的剪切稀化行为以及潜在的取向顺序。这些结果可以直接应用于了解基于棒状胶体的多种体系和设计新材料。
2019-10-18 cond-mat.soft
Dynamics of wire frame glasses in two dimensions
本文通过二维模型研究浓悬浮液中线框颗粒的动力学与流变学，发现线框在临界点浓度以上被冻结且应力持续，而棒状颗粒始终通过爬行扩散且应力衰减。
2023-06-23 cond-mat.soft
Microscopic Theory of the Elastic Shear Modulus and Length-Scale-Dependent Dynamic Re-Entrancy Phenomena in Very Dense Sticky Particle Fluids
本研究用混合无投影动力学理论（hybrid PDT）的ECNLE方法，预测了极稠密粘性球体流体的弹性模量再入现象，并揭示了与MCT等理论的定性差异，为理解吸引玻璃动力学提供了微观基础。
2024-08-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unifying homogeneous and inhomogeneous rheology of dense suspensions
本文提出悬浮温度 $Θ_s$ 这一新无量纲数，构建 $μ(J,Θ_s)$ 统一描述稠密悬浮液的均匀与非均匀流变，并结合标度理论预测各无量纲数的空间变化。
2024-10-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
DNA topology dictates strength and flocculation in DNA-microtubule composites
聚合物复合材料在生物学和工业中普遍存在，这是由于它们具有在单物种系统中无法获得的理想机械性能。同时，聚合物拓扑结构已被证明在调节聚合物流体的流变性中起关键作用。然而，拓扑结构如何影响复合材料的流变性仍然知之甚少。在这里，我们创造了刚性杆（微管）的复合材料聚合在柔性线性和环状聚合物（DNA）的纠缠解决方案。我们耦合线性和非线性光镊微流变学与共聚焦显微镜和缩放粒子理论表明，线性DNA和微管的复合材料表现出强烈的非单调依赖性的弹性和刚度的微管浓度，由于耗尽驱动的聚合和絮凝的微管。相比之下，环DNA和微管的复合材料显示出更温和的单调增加弹性强度与微管浓度，我们证明这是由于环与微管混合的能力增加。
2021-05-06 cond-mat.soft
Shear flow of non-Brownian rod-sphere mixtures near jamming
本文利用离散元方法研究非布朗棒-球混合物在致密堆积下的剪切流变，发现堵塞点随棒长径比非单调变化，短棒降低黏度而长棒升高黏度，并从堆积与排除体积角度给出机制解释。
2024-05-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
DNA driven self-assembly of micron-sized rods using DNA-grafted bacteriophage fd virions
我们已经用寡核苷酸功能化fd噬菌体病毒粒子的侧面，以诱导DNA杂交驱动的高纵横比丝状颗粒的自组装。这种新结构的潜在影响范围从DNA折纸结构中的全新构建块，DNA纳米结构和纳米机器中的病毒体的包含，到向溶致液晶系统添加热致控制的新手段。一个协议生产的病毒体在散装审查。使用异双功能化学接头将硫醇化寡核苷酸连接至病毒衣壳。利用常用的系统，其中粘性单链DNA链连接到惰性双链间隔区以增加颗粒间连接性。携带互补链的fd病毒体的溶液被混合，退火，并使用动态光散射（DLS），荧光显微镜和原子力显微镜（AFM）研究它们的聚集。在冷却时清楚地观察到聚集，具有一定程度的局部有序性，并且当温度通过DNA杂交转变循环时是可逆的。
2014-11-18 cond-mat.soft physics.bio-ph
Lopsided Rigid Dumbbell Rheology from Langevin Equation: A Graduate Tutorial
本教程针对不对称刚性哑铃颗粒建模问题，提出基于朗之万分析的直接方法，推导得到构象张量、应力及取向分布函数扩散方程，结果与已有方法一致，为相关研究提供教学参考。
2024-05-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Fractional Viscoelasticity in Transient Unentangled Polymer Networks
Florida State University（佛罗里达州立大学）；Florida A&M University - Florida State University College of Engineering（佛罗里达农工大学-佛罗里达州立大学工程学院）
针对瞬态非缠结聚合物网络应力松弛的幂律指数偏离问题，引入分数阶非均匀Rouse模型（FIRM），通过拟合实验数据验证其能描述末端松弛形状及温度依赖性，为多实验数据融入化学特异性分子模型提供新方法。
2026-08-06 cond-mat.soft
Adhesion and non-linear rheology of adhesives with supramolecular crosslinking points
软质超分子材料是设计创新和高度可调粘合剂的希望所在。这些材料由通过强相互作用部分官能化的聚合物链组成，所述部分有时被称为“粘着剂”。为了系统地研究缔合基团的存在对超分子胶粘剂脱粘性能的影响，一系列的超分子模型系统已被表征的探针粘性测试。这些模型材料，由线性和低分散性的聚（丙烯酸丁酯）链官能化的中间由一个单一的三脲贴纸，能够自关联的六个氢键和范围内的分子量（Mn）在5和85公斤/摩尔之间。相同材料的线性流变学和纳米结构（称为“PnBA 3U”）是先前研究的对象1，2。在室温下，聚合物通过氢键缔合形成棒状聚集体，当\textless{}为40 kg/mol时，聚集体呈束状，表现出软弹性材料的性质（G' \textgreater{}、\textgreater{} G“和G'~ $ω$ 0）。对于更高的Mn，长丝随机取向和聚合物显示出交叉向粘性行为，虽然终端松弛没有达到实验频率窗口。然而，所有这些材料显示出相似的粘合性能，其特征在于内聚失效模式和低脱粘能（对于100 $μ$ m/s的脱粘速度，W adh \textless{} 40 J/m 2）。在粘附力测试过程中观察到的剥离机制已经详细研究了我们的第3组开发的图像工具分析。在剥离过程中，由在粘合剂层中生长的空腔覆盖的投影面积的测量可用于估计空腔壁中的真实应力，从而表征在粘合力测试本身期间薄层的原位大应变变形。该分析特别揭示了Mn \te…
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci 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
Structural Characterization of Many-Particle Systems on Approach to Hyperuniform States
我们探索的定量描述符，预示着当一个多粒子系统在$d$维欧几里德空间$\mathbb{R}^d$接近超均匀状态的相关控制参数的函数。我们建立了定量的标准，以确定超均匀和非超均匀的距离标度制度n的比例$B/A$，其中$A$是“体积”系数和$B$是“表面积”系数与局部数方差$σ^2(R)$半径$R$的球形窗口的程度。为了补充已知的直接空间表示的系数$B$的总相关函数$h({\bf r})$，我们推导出其相应的傅立叶表示的结构因子$S({\bf k})$，这是特别有用的散射信息时，实验或理论上。我们表明，自由体积理论的压力的平衡包装相同的硬球，接近一个严格堵塞的状态，无论是沿着稳定的晶体或亚稳态无序分支规定，这样的最终状态是完全超均匀的。利用比值$B/A$、超均匀性指数$H$和直接相关函数长度尺度$ξ_c$，我们研究了三个不同的精确可解模型作为相关控制参数的函数，无论是密度还是温度，其端态都是完全超均匀的。我们分析了平衡硬棒和“粘性”硬球系统在任意空间维度$d$作为密度的函数。我们还研究了低温激发态的多粒子系统相互作用的“隐形”长程对相互作用的温度趋于零。识别超均匀标度制度的能力在分析实验或计算生成的样本中应该特别有用，这些样本必须是有限大小的。
2021-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
