Using patchy particles to prevent local rearrangements in models of non-equilibrium colloidal gels
基于各向同性粒子间吸引力的简单模型通常无法捕获通过亚稳分解和随后的逮捕形成的胶体凝胶的实验观察到的结构：所得的凝胶通常比它们的实验对应物更致密，分支更少。在这里，我们模拟凝胶形成的软颗粒与定向吸引力（“斑片状颗粒”），旨在抑制横向颗粒重排后聚集。我们直接比较模拟的结构与实验胶体凝胶使用软有吸引力的微凝胶颗粒，通过采用“prononization”的方法，从实验或模拟重建的3维骨干。我们表明，包括方向的吸引力与足够的价导致强烈的分支结构相比，各向同性模型。此外，结合各向同性和定向吸引力提供了对聚集动力学和凝胶结构的额外控制。我们的研究结果表明，横向颗粒重排的抑制强烈影响的凝胶拓扑结构，是一个重要的影响，考虑在胶体凝胶的计算模型。
2021-08-26 cond-mat.soft
Rheology of protein-stabilised emulsion gels envisioned as composite networks. 2 -- Framework for the study of emulsion gels
蛋白质稳定的乳液的聚集导致乳液凝胶的形成。这些软固体通常被设想为液滴填充基质。然而，这里假设蛋白质包被的亚微米液滴以与蛋白质类似的方式有助于网络形成。因此，乳液凝胶被设想为由蛋白质和液滴组成的复合网络。制备了具有广泛组成范围的乳液凝胶，并测量了它们的粘弹性和频率依赖性。然后分析了它们的流变行为，并与本研究第一部分中提出的纯凝胶的性质进行了比较。乳液凝胶的流变行为主要取决于总体积分数，而凝胶的组成表明其与纯液滴凝胶或纯蛋白质凝胶的相似程度。这些结果汇聚形成蛋白质稳定的乳液凝胶作为液滴和蛋白质凝胶之间的中间体的新兴图片。这证明了复合网络的假设的后验，并开辟了道路的配方乳液凝胶与微调流变学。
2020-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Inter-Species Interactions in Dual, Fibrous Gel Enable Control of Gel Structure and Rheology
本研究利用计算机模拟探究了双纤维网络凝胶中种间相互作用强度对凝胶结构与流变学特性的影响，发现相分离凝胶受组分吸引力影响较小，而相互缠绕凝胶的特性强烈依赖于种间粘性和体积排阻，为设计强调稳定性或响应性的双网络凝胶提供了理论基础。
2024-11-14 cond-mat.soft
Rheo-acoustic gels: Tuning mechanical and flow properties of colloidal gels with ultrasonic vibrations
胶体凝胶，其中纳米级颗粒聚集成弹性但脆弱的网络，是结合特定光学，电学和机械性能的材料的核心。由于外部刺激，实时定制胶体凝胶的粘弹性特征目前似乎是“智能”软材料设计中的一个主要挑战。在这里，我们介绍“流变声学”凝胶，一类材料，是敏感的超声波振动。通过使用流变学和结构表征的组合，我们的证据和量化的三个广泛不同的胶体凝胶提交超声波振动（亚微米振幅和频率20-500 kHz）的强烈软化。这种软化归因于凝胶网络内的微米级裂纹，一旦关闭振动，根据声强度，这些裂纹可能会或可能不会完全愈合。超声振动进一步显示出显着降低凝胶屈服应力和加速剪切诱导流化。超声波辅助流化动力学似乎是由一个有效的温度，取决于声强度。我们的工作开辟了一条道路，通过超声振动的弹性和流动性能的全面控制，以及未来的理论和数值模拟这样的流变声学凝胶。
2020-02-12 cond-mat.soft
Linking particle dynamics to local connectivity in colloidal gels
胶体凝胶是异质网络固体的典型例子，其复杂的性质由热活化动力学控制。在这封信中，我们通过实验建立了单个粒子的间歇动力学与它们的局部连通性之间的联系。我们解释我们的实验与模型，描述单粒子动力学的基础上高度合作的热脱粘。该模型，在定量协议与实验，提供了一个微观图片的结构起源的动态异质性胶体凝胶和揭示了新的光结构和复杂的力学之间的联系，这些异质固体。
2016-12-02 cond-mat.soft
Tuning the rheological behavior of colloidal gels through competing interactions
我们研究胶体凝胶形成竞争的静电斥力和短程吸引力通过广泛的数值模拟下的外部剪切。我们表明，在不同的排斥强度，凝胶结构和其粘弹性能可以在很大程度上调整。特别是，凝胶分形维数可以增加或减少相对于机械平衡条件。出乎意料的是，具有更强排斥力的凝胶，尽管机械上更硬，但被发现相对于纯吸引力的凝胶粘性更低。我们提供了一个微观的解释，这些研究结果的基础相分离的影响。我们的研究结果允许设计的胶体凝胶所需的结构和粘弹性响应通过额外的静电相互作用，在实验中容易控制。
2020-04-22 cond-mat.soft
Colloidal gels assembled via a temporary interfacial scaffold
二元溶剂的液-液相分离可被界面上的胶体颗粒所阻止[K。Stratford等人，Science 309，5744（2005）]。我们的实验表明，这样形成的胶体网络可以保持稳定后，充分重新混合的液体，创造一种新型的凝胶，其中在单相溶剂中的胶体具有局部平面协调。我们认为，这种结构很可能是维持初级最低DLVO键合我们的带电胶体，在强压缩下由毛细管力。我们目前的模拟证据表明，短程吸引力与排斥屏障的组合可以强烈地稳定这种局部平面凝胶。
2009-12-07 cond-mat.soft
Nonlinear mechanics of colloidal gels: creep, fatigue and shear-induced yielding
胶体凝胶是由悬浮在液体中的具有吸引力的颗粒聚集而成的，其尺寸范围从10 nm到几微米。这样的凝胶在日常生活应用中是普遍存在的，从食品到油漆或建筑材料，特别是由于它们容易“产生”，即，在弱的外部载荷作用下从固体变成液体。因此，了解和控制胶体凝胶的机械响应是至关重要的。然而，根据系统的细节，所得到的凝胶网络呈现不同的微观结构组织，这可能导致广泛不同的机械响应。这提出了重要的挑战，在充分表征屈服和揭示机制的非线性响应的胶体凝胶。在本文中，我们区分两类胶体凝胶分别显示可逆屈服，其中的凝胶网络的改革后，负荷释放，和不可逆屈服，其中的网络被完全破坏，通过骨折和相分离。这种广泛的，经验的区别是通过流变学和局部实验在介观尺度，网络特征尺寸和样品尺寸之间的中间。我们进一步讨论了如何从蠕变和疲劳实验中获得的观测值可以建模，以预测屈服和突出开放的问题和未来的研究方向在该领域。
2020-11-13 cond-mat.soft
Structure and phase behavior of polymer-linked colloidal gels
低密度的“平衡”凝胶由胶体颗粒的分散的、动力学停滞的网络组成，并且对老化有弹性，可以通过限制在胶体之间形成的有效键的数量来制造。化合价受限的片状颗粒长期以来一直作为此类材料的一个原型实例，但平衡凝胶也可以通过合成上更简单且可扩展的策略来实现，该策略引入二级连接体，例如小的双配位分子，以介导胶体之间的键。在这里，我们考虑的情况下，ditopic连接分子是低分子量的聚合物和演示使用模型胶体-聚合物混合物如何宏观性能，如相行为以及凝胶的微观结构可以通过聚合物的分子量和浓度来设计。平衡凝胶形成的低密度窗口有利地使用较长的连接体扩展，同时必然增加所有胶体之间的间距。然而，我们表明，具有不同尺寸的连接体的共混物，使更广泛的变化，在微观结构为一个给定的目标相行为。我们的计算研究提出了一个强大的和可调的策略，实验实现平衡胶体凝胶。
2019-07-10 cond-mat.soft
Decoupling Structure and Elasticity in Colloidal Gels Under Isotropic Compression
PMMH ESPCI, Paris, France（PMMH 巴黎高等物理化工学院）；Laboratoire Charles Coulomb (L2C), Université Montpellier, CNRS, Montpellier, France（蒙彼利埃大学）；Institut Universitaire de France, Paris, France（法国高等研究院）
研究发现胶体分形凝胶在等向压缩下，其机械响应仅取决于瞬时体积分数，而微观结构保留初始状态的记忆，挑战了传统的一对一关系。
2026-01-08 cond-mat.soft
The Effects of the Interplay Between Motor and Brownian Forces on the Rheology of Active Gels
活性凝胶在细胞内发挥关键的机械作用，如细胞分裂、运动和力感测。执行这些功能所需的独特机械性能来自于分子马达和半柔性聚合物长丝之间的相互作用。分子马达可以将ATP水解释放的能量转化为高达皮牛顿量级的力。此外，形成活性凝胶的聚合物长丝足够柔韧以响应布朗力，但也足够硬以支撑由马达产生的力引起的大张力。预期布朗力具有显著的效果，特别是在运动活动中，在运动活动中制备稳定的非收缩性体外活性凝胶用于流变学测量。在这里，最初在电机主导动力学极限下制定的活性凝胶微观平均场论被扩展到包括布朗力。在这里提出的模型中，布朗力被准确地包括在内，在真实的室温下，即使在具有高运动活性的系统中。结果表明，一个微妙的相互作用，或竞争，电动机产生的力量和布朗力之间有一个重要的影响，在质量传输和流变性能的活性凝胶。模型预测表明，在低频率下，活性凝胶的动态模量主要由马达蛋白动力学决定。然而，布朗力显着增加的弛豫谱的宽度，并可以影响的形状的动态模量在一个很宽的频率范围内，即使电机布朗力的比例超过一百。由于电机和布朗力之间的比率是敏感的ATP浓度，这里提出的结果揭示了一些光的瞬态机械响应的活性凝胶如何改变与不同的ATP浓度。
2022-08-13 cond-mat.soft
Stiffening attractive suspensions with solid inclusions or granularity effect in loaded colloidal gels
软物质材料的弹性性质可以通过固体夹杂物的存在而大大改变，固体夹杂物的微观性质，例如它们的尺寸和相互作用，可以具有显著的影响。为了阐明这些影响，我们使用广泛的流变学计算机模拟研究不同尺寸的固体夹杂物的胶体凝胶。我们表明，弹性性能的变化在一个高度不平凡的方式作为凝胶骨架和夹杂物之间的相互作用的后果。特别是，我们表明，关键方面是存在的凝胶骨架和其机械改变起源于夹杂物。为了证实我们的观察结果及其普遍性，我们对与胶体凝胶具有强烈相似性的乳液进行了实验，并证实了模拟中观察到的趋势。
2021-10-30 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
Dilute gel networks vs. clumpy gels in colloid-polymer mixtures
通过布朗动力学模拟和约简算法，本文对比胶体-聚合物混合物中稀疏与稠密凝胶的局部及全局结构，揭示二者在链束形成、渗流机制和坚固性来源上的差异。
2023-12-18 cond-mat.soft
Multi-component colloidal gels: interplay between structure and mechanical proprieties
我们提出了一个详细的数值研究多组分胶体凝胶空间相互作用，并通过逮捕相分离。在变形下，我们发现不同交织网络之间的相互作用是关键。增加组分的数量导致更软的固体，其可以在屈服之前容纳逐渐增大的应变。模拟强调了这是不同组分之间纯粹排斥相互作用的直接结果，最终增强了材料的线性响应。我们的工作{提供了新的洞察机制在发挥控制材料性能和开辟道路的新设计原则}软复合固体
2019-12-18 cond-mat.soft
Structure and dynamics of colloidal depletion gels: coincidence of transitions and heterogeneity
通过短程吸引相互作用形成的胶体耗尽凝胶的结构异质性的转变与它们的动力学逮捕。该系统是一个密度和折射率匹配的悬浮液的体积分数为0.20聚（甲基丙烯酸甲酯）胶体与非吸附的消耗剂聚苯乙烯添加在消耗剂胶体的尺寸比为0.043。随着短程吸引相互作用强度的增加，团簇的结构变得越来越不均匀，其特征在于数量密度波动，并动态固定，其特征在于单粒子均方位移。悬浮液中游离胶体的数量也逐渐下降。当穿过一个不动的团簇到凝胶的转变时，结构的不均匀性突然降低。同时，平均单粒子动力学饱和的本地化长度的顺序的短程吸引力的潜力范围。不动的集群和凝胶制度表现出动力学的不均匀性。单粒子位移的非高斯分布揭示了两个不同长度尺度上的动力学轨迹的增强种群。类似的依赖关系的数量密度波动，自由粒子数和动态长度尺度的顺序的范围内的短程吸引力表明一个集体的结构起源的动态异质性胶体凝胶。
2006-06-06 cond-mat.soft
Effect of silica colloids on the rheology of viscoelastic gels formed by the surfactant cetyl trimethylammonium tosylate
研究了亚微米级硅溶胶微球的加入对粘弹性凝胶半稀溶液线性和非线性流变性的影响。对于1.4重量%的在表面活性剂CTAT的溶液中，在二氧化硅和CTAT的近似相等重量的组分下观察到零剪切速率粘度$η_{\circ}$的峰。该峰在增加CTAT浓度或二氧化硅上的表面电荷时向较低的二氧化硅浓度移动，并且当CTAT浓度增加至2.6wt%时消失。$η_{\circ}$和高频平台模量G $_{\circ}$的增加上引入的SiO $_{2}$解释通过考虑越来越纠缠的蠕虫状胶束，形成由于增强屏蔽的静电相互作用。在较高浓度的二氧化硅颗粒下观察到的G $_{\circ}$和$η_{\circ}$值的降低可以用由于带正电的十六烷基三甲基铵吸附到带负电的二氧化硅上而形成表面活性剂双层来解释。
2004-09-16 cond-mat.soft
Static and dynamic heterogeneities in irreversible gels and colloidal gelation
我们比较了不可逆凝胶，胶体凝胶，玻璃和自旋玻璃的慢动力学通过分析所谓的非线性动力学磁化率的行为，一个数量通常被引入到定量表征的动力学不均匀性。在玻璃中，这个量通常随着时间的推移而增长，达到最大值，然后在很长时间内减小，这是由于动态不均匀性的瞬态性质和不存在发散的静态相关长度。我们最近表明，在不可逆的凝胶的动态磁化率，而不是时间的增加函数，在自旋玻璃的情况下，并趋于渐近的平均集群大小。在分子动力学模拟的基础上，我们发现在胶态凝胶中，当团簇不是永久性的，在很低的温度和体积分数下，即当键的寿命远大于结构弛豫时间时，非线性磁化率具有与不可逆凝胶相似的行为，然后，在更高的体积分数下，通过朝向玻璃形成液体的行为的交叉。
2006-12-20 cond-mat.soft
Bicontinuous and mixed gels in binary mixtures of patchy colloidal particles
我们研究了片状胶体颗粒模型二元混合物的热力学和逾渗状态。每个物种的颗粒具有两种类型的三个位点，其中一种促进相同物种的颗粒的结合，而另一种促进不同物种的结合。我们发现了四个在低温和低密度的结构：两个凝胶，只有一个物种的结晶，混合凝胶，两个物种的粒子渗滤，但没有物种分别结晶，和一个双连续的凝胶，两个物种的粒子分别渗滤，形成两个相互连接的网络。熵与成键能的竞争决定了不同构型的稳定性。随着温度和/或组成的变化，适当的混合物在混合凝胶和双连续凝胶之间表现出一个或多个连接性转变。
2011-11-16 cond-mat.soft
Effects of linker flexibility on phase behavior and structure of linked colloidal gels
胶体双凝胶可以使用双官能“连接剂”分子来组装，以介导纳米晶体之间的键合。凝胶化的条件和凝胶的结构在宏观上由连接剂浓度控制，在微观上由连接剂的分子特性控制。在这里，我们证明使用一个玩具模型的胶体连接器的混合物，连接器的灵活性起着关键作用，在确定相行为和结构的混合物。我们固定连接器的长度，并系统地改变其弯曲刚度，以跨越柔性，半柔性和刚性制度。在固定的连接体浓度，灵活的连接体和刚性连接体的混合物相分离，在低胶体体积分数与一阶热力学微扰理论的预测一致，但半灵活的连接体的混合物不。我们关联和属性，这种定性不同的行为，以不希望的“环”连接基序，预测是更普遍的接头与端到端的距离相称的胶体上的化学键合位点的位置。连接体的灵活性也会影响连接的胶体之间的间距，建议策略来设计凝胶所需的相行为，结构，并通过扩展，结构依赖性的性能。
2020-11-25 cond-mat.soft
Structuring Colloidal Gels via Micro-Bubble Oscillations
局部（重新）结构化胶体凝胶$\unicode{x2013}$微米级颗粒形成一个连接的网络与逮捕的动力学$\unicode{x2013}$，使系统的微机械和流变性能的精确调谐。最近的一项实验研究[B]。圣米歇尔湾Petekidis和V.Garbin，软物质$\boldsymbol{18}$，2092（2022）]表明，通过声学调制嵌入的微泡可以发生快速重构。在这里，我们进行布朗动力学模拟，以了解嵌入胶体凝胶的结构上的振荡微泡的机械效果。我们的模拟揭示了一个六角形紧密包装的重组范围内，是可比的振幅的振荡。然而，我们无法再现实验中观察到的凝胶结构$\unicode{x2013}$的数十个振幅$\unicode{x2013}$的出乎意料的长程修饰。这表明在今后的工作中应考虑包括长期效应，如流体流动。
2022-11-04 cond-mat.soft
Correlated rigidity percolation and colloidal gels
刚性逾渗（RP）发生时，机械稳定性出现在无序网络中的约束或组件添加。在这里，我们讨论RP与结构相关性，在经典理论中忽略的影响，虽然相关的许多液体到无定形固体的转变，如胶体凝胶化，这是由于有吸引力的相互作用和聚集。使用晶格模型，我们表明，结构的相关性移动RP到较低的体积分数。通过分子动力学模拟，我们表明，在胶体凝胶化的吸引力增加结构相关性，从而降低RP过渡，同意与实验。因此，胶体凝胶化可以理解为RP转变，但发生在体积分数远低于经典RP预测的值，由于有吸引力的相互作用，诱导结构相关性。
2018-07-23 cond-mat.soft
Yielding in colloidal gels: from local structure to meso-scale strand breakage and macroscopic failure
该研究结合多尺度数据探究颗粒耗尽型凝胶的蠕变与屈服，表征介观链束断裂的空间分布与微观可预测性，揭示蠕变与老化动力学的相互作用并证实黏度分岔。
2024-08-13 cond-mat.soft
Rheology of moderated dilute suspensions of star colloids: the shape factor
该研究通过数值模拟探究星形胶体形状对其中等浓度悬浮液流变特性的影响，发现带弯曲臂和钩的胶体易缠结形成高应力团簇，使黏度骤增，且该效应在中等体积分数和宽Péclet数范围下仍显著。
2024-05-17 cond-mat.soft
Observation of empty liquids and equilibrium gels in a colloidal clay
本研究针对斑片状胶体相图相关理论预测缺乏实验验证的问题，在复杂胶体黏土中首次观测到空液体与平衡凝胶，并结合数值模拟验证了理论预测，为软材料设计提供了实验依据。
2023-08-28 cond-mat.soft
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
Equilibrium concentration profiles and sedimentation kinetics of colloidal gels under gravitational stress
我们利用光散射、旋光和视频成像相结合的方法研究了胶体凝胶的沉降。渐近浓度曲线$φ(z,t\rightarrow \infty)$表现出显着的缩放特性：在不同的初始体积分数和颗粒相互作用制备的凝胶配置文件可以叠加到一个单一的主曲线，通过使用合适的减少变量。我们从理论上表明，这种行为源于幂律依赖的压缩弹性模量\textit{vs} $φ$，我们直接测试实验。沉降动力学包括初始潜伏期阶段，随后是凝胶高度$h$以恒定速度降低的快速塌陷，以及最终压实阶段，其特征在于$h$朝向平台的拉伸指数松弛。与以前的作品的类比和差异进行了简要讨论。
2012-02-29 cond-mat.soft
Local structure and dynamics in colloidal fluids and gels
软物质系统中的凝胶是物质的一种重要的非遍历状态。我们研究了一种胶体-聚合物混合物，它通过增加聚合物浓度而淬灭，从流体到凝胶。使用共聚焦显微镜，我们研究静态结构和动态的三维（3D）。动态逮捕的凝胶和遍历流体组成的孤立的颗粒之间，我们发现一个中间的“簇流体”的状态，其中的“债券”之间的胶体粒子有一个有限的寿命。局部动力学让人想起流体，而局部结构几乎与凝胶相同。在单粒子水平上同时进行实时局部结构分析和3D粒子跟踪产生了以下有趣的信息。团簇中的颗粒以高度相关的方式移动，但同时表现出显着的动力学不均匀性，反映了自由表面附近的流动性增强。更深的猝灭最终导致凝胶状态，其中“键”寿命超过实验的寿命，尽管局部结构与“团簇流体”几乎相同。
2009-04-17 cond-mat.soft
Resolving structural modifications of colloidal glasses by combining x-ray scattering and rheology
玻璃具有类似液体的结构，但表现出类似固体的性质。一个中心问题涉及玻璃的结构和机械性能之间的关系，但结构变化仍然难以解决。我们使用流变学和X射线散射的新组合来解决胶体玻璃中的结构变化，并将其直接与其机械行为联系起来。通过结合应力和结构因子的测量，我们解决了剪切引起的最近邻配置的变化作为施加应力的函数，使我们能够阐明真正的剪切带过渡的玻璃的结构起源。
2013-04-03 cond-mat.soft
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
Rheology of Wormlike Micellar Gels Formed By Long-Chained Zwitterionic Surfactants
长链表面活性剂溶液由于具有许多吸引人的性质而在石油和天然气工业中得到了广泛的应用。在本文中，我们表征了一种这样的商业上使用的粘弹性表面活性剂，在室温下形成蠕虫状胶束凝胶，在较高温度下形成粘弹性溶液。我们探测这两个国家进行线性和非线性流变测试和胶束流变学的框架下分析其行为。我们的研究概述了偏离更传统的胶束系统所表现出的行为，并揭示了有趣的动力学，如剪切诱导断裂和可能的剪切带在这些材料。在这样做，我们提供了一个详细的了解一类新的蠕虫状胶束的解决方案
2021-08-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Microfluidic rheology of soft colloids above and below jamming
使用定制的微流体流变仪研究了软胶体球悬浮液在堵塞附近的流变学，该流变仪提供了几十年来的应力与应变率。我们发现在堵塞浓度以下的非牛顿行为和屈服应力行为在它上面。数据可以折叠到两个分支的临界标度指数，同意基于赫兹接触和粘性阻力的预期。这些结果支持的结论是，干扰是类似的临界相变，但与相互作用相关的指数。
2010-09-22 cond-mat.soft
Contactless Rheology of Soft Gels over a Broad Frequency Range
我们报告的软凝胶的粘弹性流变特性的非接触测量。使用胶体探针原子力显微镜（AFM）在液体环境中，并在动态模式下进行实验。测量的机械响应作为不同的振荡频率的液体间隙厚度的函数。我们的测量结果揭示了弹性流体动力学（EHD）耦合之间的流动引起的探头振荡和粘弹性变形的凝胶。数据定量描述的粘弹性润滑模型。的聚二甲基硅氧烷（PDMS）凝胶的频率依赖性的存储和损耗模量提取的数据拟合的模型，并在良好的协议与Chasset-Thiion定律。我们的研究结果表明，非接触式胶体探针的方法是强大的工具，可用于探测软界面在很宽的频率范围内精细。
2022-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.class-ph
Emergence of Multiscale Dynamics in Colloidal Gels
为了深入了解低颗粒体积分数$ϕ$的胶体凝胶演化动力学，我们利用微分动态显微镜研究颗粒聚集，几何渗流，以及随后的过渡到非遍历动力学。我们报告意外丰富的多尺度动力学的出现后，发病的非遍历性，分离成三个不同的制度的波矢量$q$。在高$q$结构域中，凝胶表现出与$ϕ$无关的分形簇的内部振动.中间- $q$域由簇的长度尺度上的密度波动主导，如由弛豫时间$τ$的$q$独立性所证明的。在低- $q$域中，$τ$作为$q^{-3}$的缩放表明网络看起来是均匀的.这三个制度之间的过渡引入了两个特征长度尺度，不同于集群的大小。
2020-02-25 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
High-bandwidth viscoelastic properties of aging colloidal glasses and gels
我们报告测量的频率依赖性的剪切模量的老化胶体系统，从一个纯粹的低粘度液体，主要是弹性玻璃或凝胶。使用微观流变学，我们测量的局部复杂的剪切模量$G^{*}(ω)$在一个非常宽的频率范围内（1 Hz- 100 kHz）。单颗粒和双颗粒微观流变学的结合使用使我们能够区分胶体玻璃和凝胶-玻璃是均匀的，而胶体凝胶在大于0.5微米的长度尺度上显示出相当程度的不均匀性。尽管这种特性差异，这两个系统表现出类似的流变行为，随着老化的时间演变，表现出从一个单一的幂律频率依赖的粘弹性模量的两个幂律的总和的交叉。交叉发生在时间$t_{0}$，其定义机械转变点。我们发现，通过使用$t_{0}$缩放老化时间，可以将不同样本老化期间获得的数据折叠到单个主曲线上。这就提出了问题的两个幂律的叠加嵌入在粘弹性背景的弹性网络的先验解释。关键词：老化，胶体玻璃，被动微观流变学
2007-10-29 cond-mat.soft
Hydrodynamic Lubrication in Colloidal Gels
本研究通过多种流体动力学模拟发现，润滑相互作用显著影响低体积分数胶体凝胶的结构并加速老化，表明多体远场润滑建模对准确捕捉凝胶演化至关重要。
2023-06-20 cond-mat.soft
Intermittency and non-Gaussian fluctuations in the dynamics of aging colloidal gels
这篇论文已被作者暂时撤回。我们最近发现，在实验中的噪声是在假定的“来回”的运动，这是在第一个版本的文件中讨论的起源。因此，图4和图5以及它们的讨论是不正确的。图1和图2的总体趋势仍然有效。此时，我们不确定cI的短期行为（如图3所示）是否受到测量噪声的影响。我们正在研究这篇论文的新版本，使用新技术来纠正实验噪音。
2003-09-03 cond-mat.soft
Brush-mediated angular constraints reshape structure, rigidity, and percolation in colloidal depletion gels
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Northeastern University（东北大学）
研究通过降低表面接枝聚合物刷密度，引入非中心力，改变胶体凝胶的结构和机械特性，提升弹性模量。
2026-03-13 cond-mat.soft
Time-resolved microstructural changes in large amplitude oscillatory shear of model single and double component soft gels
当施加足够的变形时，软颗粒凝胶可以可逆地屈服，并且这种转变的特征可以通过设计混合水凝胶复合材料来增强或限制。虽然这些系统的微观动力学和宏观流变学已经分别详细研究，但两者之间的直接联系的发展一直很困难，特别是关于非线性流变学。为了弥补这一差距，我们进行了一系列的大振幅振荡剪切（LAOS）的数值测量模型软颗粒凝胶在不同的体积分数，使用粗粒度的分子动力学模拟。我们首先研究具有局部弯曲刚度的颗粒网络，然后将其与可以提供额外交联的第二组分结合以获得双组分网络。通过物理过程序列（SPP）框架，我们定义了时间分辨的动态模量，并通过跟踪这些模量的变化，我们可以区分作为时间的函数的材料行为的转变。这种方法有助于我们建立微观起源的非线性流变学连接的动态模量的变化，相应的微观结构的变化，包括非仿射位移的颗粒，断裂，形成和定向的债券的变形。
2022-11-07 cond-mat.soft
Colloids in active fluids: Anomalous micro-rheology and negative drag
我们模拟了一个实验，其中一个胶体探针被拉过一个积极的可再生流体。我们发现质点上的阻力是非斯托克斯的（与其半径不成比例）。引人注目的是，收缩流体中足够大的颗粒（如肌动球蛋白凝胶）可以在稳态下显示负粘滞阻力：颗粒沿与外部施加的力相反的方向移动。我们解释了这一点，并在我们的模拟中看到的定性趋势，在探针粒子周围的取向秩序的破坏和由此产生的修改的主动应力。
2012-09-03 cond-mat.soft
A unifying model for chemical and colloidal gels
我们研究了胶凝系统的慢动力学的最小统计力学模型的立方晶格上的MonteCarlo模拟。通过适当地改变一些模型参数，我们能够描述一个交叉的化学凝胶化行为的动力学更典型的胶体系统。结果表明，一个新的连接连接经典的凝胶化，最初描述的弗洛里，最近的结果胶体系统。
2003-07-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Aging of rotational diffusion in colloidal gels and glasses
我们研究了旋转扩散的老化Laponite悬浮液的浓度范围很广，使用去偏振动态光散射。测得的取向关联函数经历了一个遍历到非遍历的过渡，其特征在于浓度依赖性的遍历打破时间。我们发现，作为等待时间的函数，与旋转自由度相关的弛豫时间，当与它们的遍历性破坏时间成比例时，在两个不同的主曲线上崩溃。这些主曲线是类似的那些先前发现的平移动力学;这两个不同类别的行为归因于胶体凝胶和玻璃。因此，旋转自由度的老化动力学提供了胶体凝胶和玻璃的不同动力学行为的另一个签名。
2012-03-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Brownian Dynamics simulations of aging colloidal gels
胶体凝胶老化研究使用很长的布朗动力学模拟运行。Asakura Oosawa描述的耗尽相互作用是用来模拟一个简单的胶体聚合物混合物。在凝胶形成过程中确定了几种制度。中间散射函数显示了一些动力学过程被冻结的系统的双重衰减特性。$β$弛豫在短时间内解释的Krall-Weitz模型的退相关由于弹性模式的存在。$α$弛豫在很长的时间是很好地描述了一个拉伸指数，显示了宽谱的弛豫时间的$q$的依赖性是$τ_α = q^{-2.2}$，低于扩散。对于最短的等待时间，使用两个拉伸指数的组合，表明双峰分布。提取的弛豫时间随等待时间变化为$τ_α=τ_w^{0.66}$，比简单老化情况慢。真实的空间位移被发现是强烈的非高斯，在空间和时间相关。我们无法找到明确的证据表明凝胶老化是由内应力驱动的。相反，我们假设，在这种情况下，弱相互作用的凝胶，老化行为的出现是由于股的热扩散，受到不连续破裂的膨胀网络的约束。虽然机制不同，但一些结果与眼镜老化的相似性是惊人的。
2002-10-14 cond-mat.soft
A Lattice Model for Colloidal Gels and Glasses
我们研究了吸引胶体的晶格模型。它在稀疏随机图上是完全可解的。随着压力和温度的变化，它再现了液体，玻璃和胶体系统的许多特征现象，如理想的凝胶形成，液体-玻璃相共存，堵塞或玻璃化转变的重新进入。
2008-10-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear-Induced Structural Convergence but Formation-History-Dependent Yielding in Sequentially Gelled Binary Colloidal Networks
Northeastern University（东北大学）
通过粒子模拟研究顺序凝胶化二元胶体网络，发现稳态剪切驱动不同初始形态趋同，但屈服行为仍依赖于凝胶化延迟时间和种间吸引力强度，表明存在持久的流变记忆。
2026-06-04 cond-mat.soft
Microstructure of polydisperse colloidal gels
University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Emory University（埃默里大学）
研究通过共聚焦显微镜观察多分散胶体凝胶的微结构，发现颗粒尺寸分布影响凝胶的刚性和稳定性，较大颗粒在四面体结构中占比高，表明其在提供结构刚性方面的作用。
2025-12-18 cond-mat.soft
The yielding dynamics of a colloidal gel
当施加高于屈服应力的剪切应力时，有吸引力的胶体凝胶显示固体到流体的转变。这种剪切诱导的转变几乎涉及胶体凝胶的任何应用。这对于控制材料性能也至关重要。尽管如此，尽管它的普遍存在，屈服过渡是远远没有理解，主要是因为流变测量在整个样品的空间平均。在这里，仪器的蠕变和振荡剪切实验与高频超声开辟了新的途径来观察当地的动态不透明的有吸引力的胶体凝胶。过渡从细胞壁和非均相流化的整个样品的特征时间，其变化与施加的应力表明存在的能量障碍与凝胶化过程。这些结果为进一步理解屈服转变的计算机模拟和理论计算提供了新的实验依据。该技术的多功能性也应该允许广泛的细观研究的断裂机制，从晶体到玻璃质材料的软固体。
2009-11-06 cond-mat.soft
Self-assembly and rheology of dipolar colloids in simple shear - studied by multi-particle collision dynamics
磁性纳米粒子在胶体溶液中自组装成各种排列结构，对流体的流动行为有着深远的影响。然而，流变响应的发展中的微观结构的精确作用还没有被可靠地量化。我们调查的偶极胶体在简单的剪切使用混合分子动力学和多粒子碰撞动力学模拟与显式粗粒流体力学的自组装;进行模拟流变学研究和应用微力学模型产生主曲线，显示的证据的普遍性的结构行为所管辖的竞争的结合（偶极）和侵蚀（热和/或流体动力学）的应力。模拟显示的粘度变化在几个数量级的公平的定量协议与各种文献来源，证实了该方法的普遍性，这似乎适用于广泛的不同的长度尺度和广泛的物理系统。
2017-04-24 cond-mat.soft
Colloidal Gelation with Non-Sticky Particles
本研究通过数值模拟探究含非粘性颗粒的二元胶体复合材料的凝胶化，发现非粘性颗粒以有效体积分数限制凝胶化并引入竞争长度尺度，且该机制在多种凝胶模型中具有普遍性。
2023-05-16 cond-mat.soft
Two Modes of Cluster Dynamics Govern the Viscoelasticity of Colloidal Gels
在低颗粒体积分数下，由强吸引颗粒形成的胶体凝胶由均匀尺寸的团簇的空间跨越网络组成。我们研究的热波动的集群使用微分动力学显微镜分解成两种模式的动力学，并通过流变学将它们与宏观粘弹性。第一种模式，在早期占主导地位，代表了局部的，个别集群的弹性波动。第二种模式，在晚些时候宣布，反映了集体，粘弹性动力学促进集群的连接。通过以不同比例混合两种不同吸引力强度的颗粒，我们控制集体模式开始占主导地位的过渡时间，从而调整二元凝胶的线性粘弹性模量的频率依赖性。
2021-03-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effective Attractive Range and Viscoelasticity of Colloidal Gels
我们提出了一个模拟研究的胶体粒子具有很短的距离吸引力。特别是，我们调查的有效吸引力的范围和形成的凝胶的粘弹性之间的相互作用时，系统的温度足够低。使用布朗动力学模拟，我们研究了不同尺寸和相互作用范围的颗粒，并通过进行小振幅振荡和瞬态启动剪切模拟来表征凝胶的力学性能。我们发现，有效吸引范围是影响凝胶粘弹性的关键参数。储能模量和损耗模量之间的交叉频率以及在启动测试中达到最大应力的时间都是有效吸引范围的简单函数。
2013-07-13 cond-mat.soft physics.chem-ph
Filled Colloidal Gel Rheology: Strengthening, Stiffening, and Tunability
本研究通过实验与模拟揭示了固体填充物对胶体凝胶流变特性的影响机制，发现填充单调增强屈服应力但弹性模量先增后降，并提出“填充物移除方案”实现对凝胶强度与脆性的单独调控。
2024-04-28 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
