Measuring nonlinear stresses generated by defects in 3D colloidal crystals
晶体的机械、结构和功能特性由其缺陷决定，这些缺陷周围的应力分布对于理解输运现象具有广泛的意义。当缺陷密度上升到现实世界材料中常见的水平时，传输由主要是非线性的局部应力控制。然而，这样的应力场不能使用常规的整体和局部测量技术来测量。在这里，我们报告直接和空间分辨的实验测量周围的胶体晶体缺陷核心的非线性应力，并表明，在空位核心的应力产生有吸引力的相互作用。我们还直接可视化周围的位错核心的结晶区域的软化，并发现在静态多晶体的应力波动是均匀分布的，而不是本地化的晶界，是在应变原子多晶体的情况下。非线性应力测量对应变硬化、屈服和疲劳具有重要意义。
2016-09-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Physical aging and relaxation of residual stresses in a colloidal glass following flow cessation
在低盐浓度下，将锂皂石悬浮液稀释在水中形成排斥性胶体玻璃，其显示物理老化。这种现象仍然没有完全理解，特别是，很少有人知道的流动历史之间的连接，作为系统的初始状态的决定因素，和随后的老化动力学。使用应力控制流变仪，我们进行应力跳变实验，以观察流动应力的弹性分量，仍然停止流动或流动淬火。我们调查这些残余应力的动态和物理老化的速率之间的连接淬火从稳态流动曲线上的不同点。从高速率淬火产生流体状态，G”> G '，具有小的、快速松弛的残余应力和复数模量的快速S形老化。相反，从较低的剪切速率淬火产生越来越多的堵塞状态，其特征在于缓慢松弛的应力和缓慢增加的复合模量与系统的年龄。流动停止从一个固定的剪切速率与不同的淬火持续时间表明，较慢的淬火产生较小的残余应力，在短时间内，在较长的时间内放松较小的程度，通过与较快的淬火。这些较小的应力与较高的模量相关，但系统的物理老化较慢。残余应力松弛的特征时间与淬火速率成反比。这意味着任何理想的无应力状态，简洁地反映了这些玻璃态系统的挫折性质的挫折方法。
2010-04-09 cond-mat.soft
Shear stresses of colloidal dispersions at the glass transition in equilibrium and in flow
我们认为一个模型致密的胶体分散体在玻璃化转变，并调查平衡应力波动之间的连接，看到在线性剪切模量，和剪切应力在强流条件下远离平衡，即流动曲线有限的剪切速率。为此，合成了由聚苯乙烯核和交联聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）壳组成的温敏核壳粒子。在剪切速率和频率的扩展范围内的数据进行比较，通过瞬态和模式耦合的方法集成的理论结果。澄清了非线性流变学和玻璃化转变之间的联系。虽然理论模型半定量地拟合在流体状态下的数据和玻璃的主要弹性响应，但在玻璃态下确定了一种尚未考虑的耗散机制。
2008-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear Thickening and Scaling of the Elastic Modulus in a Fractal Colloidal System with Attractive Interactions
具有吸引力的范德华相互作用的分形炭黑颗粒的稀油分散体在高剪切速率下显示连续的剪切增稠，然后是剪切变稀。剪切增稠转变发生在$\dotγ_{c}\approx 10^{2}-10^{3}s^{-1}$处，并由团簇的流体动力学破碎驱动。在剪切速率下的预剪切分散体$\dotγ>\dotγ_{c}$产生增强模量的凝胶，其中$G' \sim σ_{pre-shear}^{1.5-2}$和与在固定样品年龄下测量的凝胶中的残余应力成正比。观察到的数据可以解释为使用一个简单的缩放模型的分形集群在剪切应力下的破碎。
2008-05-13 cond-mat.soft
Stress localization, stiffening and yielding in a model colloidal gel
我们使用数值模拟和无热准静态剪切协议，研究模型胶体凝胶的产量。在增加变形的情况下，在发生屈服之前，弹性状态之后是显著的硬化。变形和应力的空间分辨分析揭示了所观察到的复杂载荷曲线是应力局部化的结果，以及屈服可以通过破坏网络连接的一小部分而发生。硬化对应于网络链的拉伸，沿着最大延伸方向伸直并对齐。其特征在于拉伸应力的强烈局部化，这在约30%的应变下触发了一些网络节点的断裂。增加变形有利于进一步断裂，但也剪切诱导的结合，最终导致屈服时凝胶结构的大规模重组。在足够低的剪切速率下，密度和速度分布显示出显着的空间不均匀性，与实验观察一致。
2014-06-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
How to reduce the crack density in drying colloidal material?
胶态分散体的干燥可导致定义为在溶剂中饱和的多孔基质的凝胶相。在干燥过程中，会产生很高的机械应力。当这些应力超过材料的强度时，它们可以在形成裂纹时释放。这一过程在很大程度上取决于材料的机械性能和凝胶的固结方式。在本文中，我们给出了实验证据，在固化膜中形成的裂纹的数量取决于干燥速率，溶剂的性质和胶体颗粒的机械性能。
2013-02-14 cond-mat.soft
The structure and dynamics of self-assembling colloidal monolayers in oscillating magnetic fields
在所谓的活性流体中，已经观察到许多迷人的现象，例如大规模的集体流动，增强的流体混合和斑图形成。活性流体由能够吸收能量并将其耗散到流体介质中的颗粒组成。对于浸没在液体中的活性颗粒，流体介导的粘性应力可以在集体行为的出现中起重要作用。在这里，我们实验研究它们在自组装磁驱动的胶体颗粒，可以迅速形成有组织的六边形结构的动力学中的作用。我们发现，粘性应力降低六方有序，产生较小的集群，并显着降低团簇形成的速率，同时保持系统在恒定的数密度。此外，我们发现团簇形成的时间和长度尺度取决于梅森数（Mn），或粘性磁力的比例，标度为t / Mn和L / Mn^（1/2）。我们的研究结果表明，粘性应力阻碍集体行为的自组装胶体系统。
2013-11-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Anti-thixotropic dynamics in attractive colloidal dispersions: a shear restructuring driven by elastic stresses
本文研究了吸引性胶体分散体系中的反触变性动力学，发现粘度下降由壁面滑移减少和剪切诱导的结构重排共同导致，且该过程受弹性应力介导，为控制粘度和屈服应力提供了新途径。
2025-01-27 cond-mat.soft
Start-up Shear of Concentrated Colloidal Hard Spheres: Stresses, Dynamics and Structure
利用布朗动力学（BD）模拟、实验流变学和共聚焦显微镜研究了模型硬球玻璃在稳态启动剪切作用下的瞬态响应。随着应变的增加，玻璃最初表现出几乎线性的弹性应力增加，在屈服点处的应力峰值，然后达到恒定的稳定状态。的应力过冲有一个非单调依赖与Peclet数，Pe，和体积分数，ESTA，由可用的自由体积和结构松弛和剪切平流之间的竞争。在剪切下的结构特性的检查揭示了增加的各向异性径向分布函数g（r），主要在速度梯度（xy）平面中，其在应力峰值之后减小，其中相当大的各向异性保持在稳定状态。低速率使结构变形最小，而高速率显示具有瞬时伸长特征的变形。作为储存能量的机制，粒子被捕获在比布朗松弛允许的更扭曲的笼内，而在较大的应变下，应力松弛，因为粒子由于平流而被迫离开笼。即使在稳定状态下，中间超扩散观察到高速率，是剪切下的笼的连续打破和改造的签名。
2017-07-07 cond-mat.soft
Highly cooperative stress relaxation in two-dimensional soft colloidal crystals
晶体中的应力松弛是由缺陷的形成和扩散介导的。虽然已经很好地确定了外部产生的应力如何通过晶格中位错的增殖和运动来松弛，但晶体如何应对内应力仍然相对未知。我们通过实验和模拟研究了二维软胶体晶体中高度局部化的应力如何松弛。当单个粒子被主动激发时，通过光学镊子，产生了丰富多样的高度集体应力松弛机制。这些表现在开放的字符串的形式合作移动粒子通过运动的解离空位-间隙对，和封闭的循环的移动粒子，这要么是由于合作旋转在瞬态产生的圆形晶界或通过关闭一个开放的字符串的空位-间隙对的湮灭。令人惊讶的是，我们发现同样的集体事件发生在仅由热波动激发的晶体中;晶格内的大的热搅动可以触发数百个粒子的不可逆位移。我们的研究结果说明了如何局部应力可以诱导大规模的合作动力学在二维软胶体晶体和新的光在超软晶体的稳定机制。
2014-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of the surface viscous stress on the pinch-off of free surfaces loaded with nearly-inviscid surfactants
本文从理论和实验两方面分析了十二烷基硫酸钠（SDS）悬浮液滴的破碎过程。在实验中测得的自由表面最小半径进行了比较，从一个完整的纳维-斯托克斯方程的数值解不同值的剪切和湍流表面粘度。这种比较表明，足够小的时空距离从破裂点的系统动力学的表面粘性应力的小，但可测量的效果，并允许建立上限的剪切和对流粘度的值。我们数值研究的Marangoni和粘性应力的分布在自由表面作为一个函数的时间捏，并描述如何在捏区域的自由表面接近其分裂的表面粘性应力增长。当考虑到Marangoni和表面粘度应力时，在分析的时间间隔内，表面活性剂不会从螺纹颈部被冲走。表面粘性应力最终平衡了该区域中的驱动毛细管压力，以获得足够小的捏缩时间值。基于这一结果，我们提出了一个标度律来解释颈部半径的时间演化的最后阶段上的表面粘度的效果。
2020-04-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modeling of droplet breakup in a microfluidic T--shaped junction with a phase--field model
应用相场方法对流体动力学状态下T形接头中液滴的流动和破碎进行建模，其中毛细应力和粘性应力主导于惯性力，这是微流体装置的特征。在三维几何条件下对输运方程进行了数值求解，并详细研究了液滴破碎与流速、两组分的表面张力和粘度的关系。该模型再现相当准确的相图与不混溶流体进行实验中观察到的。液滴破裂的临界毛细管数取决于粘度对比度，其趋势类似于在双曲线流中观察到的自由孤立液滴。
2005-11-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The contribution of Brownian motion to the stress in a colloidal suspension
胶态悬浮液的偏应力通常用Batchelor提出的表达式计算[J. Fluid Mech.83，97- 117（1977）]。我们通过例子表明，在其推导过程中的中心特征，热力学力驱动粒子的密度梯度，是不一致的胶体的运动。提出了一种新的应力表达式。
2020-05-29 cond-mat.soft
Necking and failure of a colloidal gel arm: signatures of yielding on different length scales
胶态凝胶由相互连接的臂的交联网络组成。它们的机械性能取决于单个臂和它们的集体行为。我们使用数值模拟来拉动单臂，该单臂由具有短程吸引力相互作用的模型胶体凝胶形成器构建。在伸长时，臂由于颈缩不稳定而断裂。我们分析这种行为在三个不同的长度尺度：流变连续模型的整个手臂;微观分析的颗粒结构和动力学;和局部应力张量。结合这些不同的测量给出了颈缩和失效的连贯画面：颈部的特征在于在接近臂的屈服应力的应力下发生的塑性流动。该臂具有非晶局部结构，并且具有来自其初始化的大的残余应力。我们发现，颈部的形成与增加的塑性流动，在局部结构的稳定性降低，并在残余应力的减少，这表明，{该}系统失去了它的固体特性，并开始表现得更像一个粘性流体。我们讨论了凝胶动力学模型的影响，这些结果。
2023-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pinch-point Singularities in Stress-Stress Correlations Reveal Rigidity in Colloidal Gels
通过计算机模拟和矢量电荷理论，证明应力-应力关联中的针点奇异性大小可定量区分胶体凝胶的刚性与柔性，并探讨应力传递与刚性的耦合及德拜式屏蔽机制。
2025-02-26 cond-mat.soft
Polymeric filament thinning and breakup in microchannels
研究了弹性对微通道横向流动中纤维细化和断裂的影响。当粘性溶液被外部不混溶流体拉伸时，与牛顿流体的情况相比，低的100 ppm聚合物浓度强烈影响破裂过程。质量，聚合物长丝表现出慢得多的演变，其形态特征多个连接的滴。细丝厚度的测量显示两个主要的时间制度：流动和毛细驱动。在早期，聚合物和牛顿流体都是流动驱动的，并且长丝变细是指数的。在以后的时间，牛顿细丝变细跨越到毛细驱动的制度，其中衰减是代数的。相比之下，聚合物流体首先过渡到第二种类型的流动驱动行为，其中长丝内的粘弹性应力变得重要，并且衰减再次呈指数级。最后，聚合物长丝在后期变得毛细管驱动，具有代数衰减。我们表明，指数流动变稀行为允许一种新的测量牛顿流体和聚合物流体的拉伸粘度。
2007-12-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic-colloidal interactions of an oil droplet and a membrane surface
了解液滴和膜之间的流体动力学应力和胶体相互作用的影响将为更好地设计膜表面和工艺条件提供信息。使用长波流体动力学描述，结合润湿性和静电排斥，我们数值研究液滴形状和膜特性对膜表面的整体排斥吸引力的影响。一个稳定的相图分类稳定-不稳定的液滴形状和调查是否有可逆的沉积液滴到膜上。
2020-03-23 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
A model for colloidal suspension under magnetohydrodynamic conditions
我们提出了一个全面的模型来解释悬浮纳米粒子在磁流体动力学条件下的行为。洛伦兹力不仅将纳米颗粒絮凝物拖向壁，减小絮凝物之间的距离，从而导致更负的总对相互作用势能，而且在絮凝物内部产生额外的磁致应力，导致对相互作用距离的变化，从而产生更小的负总势能。该模型很好地解释了最近的实验结果表明，磁场有助于聚集在层流或弱湍流，但有利于絮体破碎在湍流区。
2010-12-26 cond-mat.soft
A theory for the compression of two dimensional strongly aggregated colloidal networks
悬浮颗粒物质在外力如压力或重力作用下的固结受到广泛关注。在这项工作中，我们推导出一个本构关系来描述的{ \it二维}强聚集胶体系统的变形，将颗粒间的胶体力和接触动力学。该理论解释了在变形过程中以滚动/滑动的形式发生的塑性事件以及弹性形变。该理论预测的屈服应力是一个函数的面积分数的胶体填料，配位数，颗粒间的潜力，摩擦系数和正常和切向刚度系数。预测的屈服应力与面积分数线性比例低面积分数，并发散在随机紧密堆积。增加法向刚度系数或摩擦系数会增加屈服应力。对于大于屈服应力的应力，弹性变形和塑性形变都对总应力有贡献。
2014-02-25 cond-mat.soft
Dynamics of a colloidal glass during stress-mediated structural arrest
我们采用平行叠加流变学研究了平均场应力存在下的老化胶体玻璃的动力学。在一个范围内的中间应力，损耗模量超过储能模量在短时间内，但开发一个最大的伴随着两者之间的交叉系统的年龄。这是伴随着一个狭窄的损失峰值增加应力。我们表明，这一特点是在这些材料中的结构逮捕的特点，这是可观察到的合理的时间尺度上的激活影响的应力。制动时间与逆应力呈指数关系。这些结果提供了实验验证的作用，应力作为一个有效的温度在软玻璃系统已在最近的理论框架。
2010-03-08 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
Power-law creep and residual stresses in a carbopol microgel
我们报告的蠕变和残余应力之间的相互作用，在卡波姆微凝胶。当施加恒定的剪切应力$σ$低于屈服应力$σ_\text{y}$时，应变显示为时间的幂律增加，$γ(t)=γ_0 + (t/τ)^α$，其指数$α=0.39\pm 0.04$强烈地让人联想到硬固体中的安德拉德蠕变。对于施加的剪切应力低于一些典型值$σ_\text{c}\simeq 0.2 σ_\text{y}$，微凝胶经历了一个更复杂的，异常的蠕变行为，其特征在于由一个初始的应变减少，我们归因于存在的残余应力的顺序为$σ_\text{c}$，持续后的休息时间在零剪切速率下以下的预剪切。凝胶浓度对蠕变和残余应力的影响进行了研究，以及可能的老化效应。我们讨论了我们的结果，根据以前的工作胶体玻璃和其他软玻璃系统。
2016-08-29 cond-mat.soft
Stress-strain relations in bulk metallic glasses and colloidal dispersions
比较了大块金属玻璃形成体和胶体分散体的非线性流变响应。利用推广到均匀不可压缩流动的模式耦合理论的示意性模型，定量分析了恒定变形率接通后测得的应力-应变曲线。金属和分散体流变学之间的映射是可能的，当应力由熵尺度，累积应变的几何因素，和速率的固有弛豫时间重新调整。利用这种相似性和直接观察单个胶体颗粒的可能性，我们使用共聚焦显微镜研究胶体系统中的结构畸变。的扭曲表现出（从弹性理论）预期的四极，但也有很强的各向同性组件。
2017-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Residual Stresses in Glasses
的历史依赖性的玻璃形成的流动熔融稳定状态的突然停止的剪切速率$\dotγ$研究在胶体悬浮液中，通过分子动力学模拟，和模式耦合理论。在理想的玻璃中，应力仅部分松弛，留下有限的持久残余应力。对于中间时间，松弛曲线作为$\dotγt$的函数缩放，即使不存在流动。宏观应力演化与微观均方位移所显示的残余液化的长度尺度有关。该理论描述了这种历史依赖的玻璃共享相同的热力学状态变量，但不同的静态属性。
2013-02-16 cond-mat.mtrl-sci 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
Coexistence of solid and liquid phases in shear jammed colloidal drops
复杂流体在高应力下表现出多种奇异的流动行为，如剪切增稠和剪切堵塞。流变学是一种强有力的工具，可以用来描述大部分流体的这些流动行为。然而，这种技术在以空间分辨的方式探测流体行为的能力方面是有限的。在这里，我们利用高速成像和自由表面的几何形状下降的影响，研究胶体悬浮液的流动。我们报告，第一次，观察到共存的固体和液体相由于剪切干扰所造成的影响。除了观察牛顿式的传播和大规模剪切干扰，我们观察到这些制度之间的过渡，在扩展下降的堵塞悬浮液的局部补丁的形式。我们捕捉剪切堵塞，因为它发生通过从影响点的固化前旅行，并表明，这方面的速度是由多远的影响条件是超出剪切增稠过渡。
2022-06-07 cond-mat.soft
Amorphous and ordered states of concentrated hard spheres under oscillatory shear
硬球胶体粒子是研究相行为、有序化和非平衡玻璃化转变的基本模型体系。实验表明，单分散硬球玻璃的振荡剪切产生两种不同的晶体取向;面心立方（FCC）晶体在高应变下具有平行于剪切的紧密堆积方向，并且FCC晶体在低应变下具有垂直于剪切的紧密堆积方向。在这里，使用布朗动力学模拟的硬球颗粒，我们已经研究了高体积分数的剪切诱导晶体振荡剪切以及相同的体积分数的玻璃同行。我们发现，虽然玻璃剪切下的位移是各向同性的，剪切FCC晶体结构的平行于剪切取向，是各向异性的，由于速度-涡度层的粒子相互滑动的合作运动。这些滑动层通常导致较低的应力和较小的整体颗粒位移。此外，从这两种晶体类型，垂直晶体表现出较小的应力和位移在较小的应变，但在较大的应变，滑动层的平行晶体被发现是更有效地最小化应力和位移，而垂直晶体变得不稳定。这项工作的结果表明，剪切诱导有序的胶体玻璃的过程是由大的笼外位移促进，这使得系统能够探索能量景观，并通过将粒子配置为平行于剪切取向的晶体来找到能量，应力和位移的最小值。
2016-01-12 cond-mat.soft
Fluctuating stresslets and the viscosity of colloidal suspensions
悬浮在隐式溶剂中的布朗胶体的理论和模拟，流体的流体动力学由胶体之间的有效相互作用来解释，的粘度之间产生了显着的和迄今为止未观察到的差异，从平均剪切应力计算下施加的剪切速率在斯托克斯制度和粘度提取的格林-久保形式主义的自动，静态平衡时热应力波动的相关性。我们发现，这两种方法之间的协议是恢复占波动的布朗应力的胶体，补充和相关的传统波动的布朗力和扭矩通过扩展的波动耗散定理的基础上的流体动力学大阻力矩阵。波动项的时间平均产生了新的非波动应力。球形颗粒的布朗动力学模拟说明了这些波动和非波动的贡献，以获得一致的粘度的必要性。
2019-01-18 cond-mat.soft
Experimental Realization of the Green-Kubo Relation in Colloidal Suspensions Enabled by Image-based Stress Measurements
通过结合共聚焦显微镜和局部结构各向异性应力评估（SALSA），我们直接测量三维静态胶体液体中的应力。我们的非侵入性和非微扰的方法使我们能够测量力$\lesssim$ 50 fN与一个小的和可调的探测体积，使我们能够解决由粒子热运动产生的应力波动。我们使用Green-Kubo关系将这些测得的应力波动与不同体积分数下的体布朗粘度联系起来，并与模拟和常规流变测量进行比较。我们证明，绿色久保分析给出了很好的协议与这些先前的结果。这一协议提供了一个强有力的证明，几乎硬球悬浮液中的格林-久保关系的适用性，并打开了大门，调查当地的流动性质在许多知之甚少的远离平衡系统，包括悬浮液是玻璃状的，强烈剪切，或高度限制。
2017-04-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Nonlinear rheology of dense colloidal systems with short-ranged attraction: A mode-coupling theory analysis
在结合玻璃化转变模式耦合理论（ITT-MCT）的瞬态积分框架内讨论了具有短程吸引力的玻璃化形成胶体悬浮液的非线性流变学。计算是基于方井系统（SWS），作为胶体聚合物混合物的模型。高密度制度的特点是重入熔化的玻璃时，增加吸引力的强度，和交叉排斥玻璃形成在弱吸引力的吸引力玻璃形成在强吸引力，进行了讨论。流动曲线被发现与实验数据定性一致，具有较强的屈服应力的增加，并为合适的相互作用参数，两个屈服应力之间的交叉。屈服应变，定义为启动流下的应力过冲的位置，被发现是成比例的吸引力范围为强吸引力。在弱和中等吸引力强度下，硬核锁定和吸引驱动键合的组合效应导致对参数的更丰富的依赖性。第一个法向应力差表现出较弱的依赖于短程吸引力的剪切应力，因为后者是更敏感的短波长的静态结构的功能。
2014-01-29 cond-mat.soft
Drying-induced stresses in poroelastic drops on rigid substrates
我们发展了一个理论干燥引起的应力在固着，多孔弹性滴经历蒸发刚性表面。使用润滑近似，三维非线性孔隙弹性的控制方程减少到一个单一的薄膜方程的下降厚度。我们发现，薄滴经历压缩弹性应力，但总的面内应力是拉伸。液滴的机械响应由固体骨架的初始轮廓决定，该初始轮廓控制面内变形、弹性应力的主要分量，并对可能发生的分层深度设定限制。我们的理论表明，胶滴中的干燥裂缝的排列是由胶凝点处的液滴形状选择的。我们提出，在干血滴中出现三种不同的断裂模式是凝胶化时非单调液滴轮廓的结果。我们还表明，耗尽前，分离湿和干固体，可以侵入从接触线和局部化的机械应力的产生在干燥过程中的下降。最后，用有限元法研究了大接触角液滴的应力分布。
2022-03-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Self-assembly and complex manipulation of colloidal mesoscopic particles by active thermocapillary stress
我们表明，多个微泡引起的主动热毛细应力提供了简单的路线，直接自组装和复杂的，但可控的微操作的介观胶体颗粒嵌入在液体中。使用光镊在液体-玻璃界面上使微泡成核。围绕单个气泡的流动导致在气泡底部处的环中的颗粒的自组装，而在气泡界面上产生的不对称温度分布打破了流动的方位角对称性，并且引起相对于气泡在不同轴向平面处的颗粒的同时积累和排斥。由于两个相邻的气泡的流动导致更多样化的效果，包括颗粒的分选，以及导致颗粒径向和轴向旋转的局部涡度-后者是首次使用光镊获得的。通过在空间离散的温度分布上使气泡成核来实现分选，而通过在温度梯度的存在下使气泡成核来产生涡度，所述温度梯度再次导致方位流中的强烈的涡度破坏。在实验中获得的流动剖面解释的分析解决方案或定性解释相关的热毛细问题，采用斯托克斯方程和热方程。
2019-03-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The free surface of a colloidal chiral fluid: waves and instabilities from odd stress and Hall viscosity
在简单的流体中，如水，宇称和时间反演对称下的不变性迫使组成“原子”的旋转由流动决定，粘性应力阻尼运动。通过旋转其原子构建块来激活流体的旋转自由度打破了这些约束，因此一直是经典和量子流体的基本理论兴趣的主题。然而，创建一个模型液体，隔离手性流体动力学现象仍然是实验难以捉摸。在这里，我们报告创建一个有凝聚力的二维手性液体组成的数以百万计的旋转胶体磁铁，并研究其流动。我们发现，耗散粘性边缘泵是一个关键和一般的机制，手征流体动力学，驱动单向表面波和不稳定性，在传统的流体中没有对应的。手性表面动力学的光谱测量揭示了霍尔粘度的存在，实验长期寻求的手性流体的属性。精确的测量和与理论的比较表明，与最小但完整的手征流体动力学模型非常吻合，为手征流体动力学的实验探索铺平了道路。
2018-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Constitutive relations for colloidal gel
Indian Institute of Technology Ropar（印度技术学院罗帕尔分校）
本文指出传统连续理论在胶体凝胶中不适用，提出新的本构关系以更准确描述其机械响应，并通过大规模模拟验证其鲁棒性。
2026-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Colloidal hydrodynamic interactions in viscoelastic fluids
本文通过光镊捕获胶体并诱导平移-旋转耦合，以蠕虫状胶束溶液为案例，揭示了粘弹性流体中胶体流体动力学相互作用的时间依赖性和结构记忆效应，发现非线性应变恢复可产生流动反转与流体动力学吸引，并指出标准连续介质模型在胶体尺寸与聚合物特征长度相当时失效。
2025-08-19 cond-mat.soft
Residual stresses and shear-induced overaging in boehmite gels
本研究发现勃姆石凝胶的液-固转变存在非单调应力弛豫的双重行为，残余应力与粘弹性随剪切应变对数增长，揭示的剪切诱导过时效现象可用于调控胶体凝胶流变特性。
2022-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
How Confinement-Induced Structures Alter the Contribution of Hydrodynamic and Short-Ranged Repulsion Forces to the Viscosity of Colloidal Suspensions
了解胶体悬浮液中结构和流变学之间的相关性非常重要，因为这些悬浮液在工业应用中至关重要。此外，胶体在限制下表现出广泛的结构，这可能会大大改变粘度。在这里，我们使用的实验和模拟相结合，以阐明如何限制诱导结构改变流体动力学和排斥力的相对贡献，产生高达十倍的粘度变化。我们使用定制的共聚焦流变仪来成像胶体悬浮液的颗粒配置，同时测量粘度。我们发现一个非单调的趋势下的粘度约束，是强烈相关的微观结构。当间隙减小到低于15个颗粒直径时，粘度首先从其体积值减小，显示出随间隙的波动，然后对于低于3个颗粒直径的间隙急剧增加。此外，我们比较我们的实验结果，两个模拟技术，使我们能够确定流体动力学和短程排斥应力的相对贡献。第一种方法使用润滑近似来找到流体动力学应力，并且包括颗粒之间的短程排斥力，第二种方法是计算悬浮液中的全部流体动力学应力的斯托克斯动力学模拟。我们发现，在适度的约束粘度的降低有显着的贡献，从流体动力学和排斥力，而在小于三个颗粒直径的间隙的粘度增加主要来自短程排斥力。这些结果为受限悬浮液的独特流变行为提供了新的见解，并进一步使我们能够通过改变间隙，多分散性和体积分数等特性来调节粘度。
2017-10-23 cond-mat.soft
The Role of Collective Elasticity on Activated Structural Relaxation, Yielding and Steady State Flow in Hard Sphere Fluids and Colloidal Suspensions Under Strong Deformation
我们从理论上研究了外部变形的影响激活结构松弛和玻璃硬球流体的非线性力学响应的基本方面的非平衡版本的Elementary集体非线性Langevin方程（ECNLE）理论的背景下。ECNLE理论将激活松弛描述为一个耦合的局部-非局部事件，涉及局部笼化和更长范围的集体弹性，后者随着填充分数的增加变得更加重要。核心的新问题是，这种物理图像，以及相对于弹性物理学的笼的重要性，如何取决于外部应力，应变和剪切速率。理论预测的变形诱导的流动性增强，松弛开始加速在显着较低值的应力，应变或无量纲剪切速率，变薄的结构弛豫时间和粘度与表观幂律指数，一个非零的激活势垒在剪切变薄制度，赫歇尔-Bulkley形式的速率依赖的稳态剪切应力，动态屈服应力随填充分数呈指数增长，并降低了变形下的动态脆性和不均匀性。实验和模拟的结果进行了对比，定性或更好的协议是found. An总括性的结论是，变形大大降低了大部分，但不是所有的，物理问题的重要性，与应力相关的动态异质性现象定性敏感的集体弹性的较长范围的集体弹性效应。总的来说，非线性流变学是一个更局部笼规模的问题比静态松弛，虽然与变形修改激活过程仍然很重要。
2020-06-24 cond-mat.soft
From Coffee Rings to Self-Driven Assembly: Active Matter Enabled Design of Drying Droplets
Raman Research Institute（拉曼研究所）
研究探讨活性物质在干燥液滴中的作用，揭示自驱动流体、界面应力和接触线行为的关键机制，提出可控沉积与功能界面设计策略。
2026-05-14 cond-mat.soft
Capillary stress and structural relaxation in moist granular materials
我们提出了一个理论框架来计算复杂的介孔材料，如潮湿的沙子，纳米多孔水合物，和干燥的胶体膜的毛细应力。分子模拟映射到相场模型的液体-蒸气混合物，其不均匀的应力张量被集成在Voronoi多面体，以计算相等和相反的力之间的每对相邻的晶粒。该方法说明了在小团簇和随机堆积的球形颗粒使用格子气体密度泛函理论模拟的水分诱导力。对于水泥水化物的纳米颗粒模型，这种方法再现了滞后的水吸附/解吸等温线，并预测干燥收缩应变等温线与实验吻合得很好。我们表明，毛细管应力是一个有效的机制，内部应力松弛的胶体随机填料，这有助于水泥浆体的非凡的耐久性。
2018-12-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Novel Experimentally Observed Phenomena in Soft Matter
软质材料如胶体悬浮液、聚合物溶液和液晶是由通过弱力结合在一起的介观实体构成的。它们的机械模量比原子固体低几个数量级。对这些材料施加小到中等的应力会导致其微观结构的破坏。所产生的流动是非牛顿的，其特征在于诸如剪切速率依赖性粘度和非零法向应力的特征。本文首先介绍了软物质表现出的一些不寻常的流动特性。这些材料所表现出的新的现象，如湍流减阻，弹性湍流，剪切带的形成和流变混沌的存在，流动诱导的双折射和不寻常的流变性的软玻璃材料的实验报告，进行了审查。然后，焦点转移到对受到外力作用的颗粒状介质的类液体反应的观察上。文章最后给出了当某些软材料振动时或当它们被较低粘度的牛顿流体置换时出现的模式的例子。
2013-07-19 cond-mat.soft
Transient stress evolution in repulsion and attraction dominated glasses
我们提出的结果从微观模式耦合理论广义胶体分散体剪切下的集成通过瞬态形式主义。启动剪切应力-应变曲线、流动曲线和正应力仅以平衡静态结构系数作为输入进行计算。硬球接近他们的玻璃化转变被认为是硬球与短程方井吸引力在他们的吸引力主导的玻璃化转变。空间包装和物理键形成的线性弹性响应，屈服过程中的应力释放，和稳定的塑性流动的后果进行了讨论，并从集中的模型分散体的实验数据进行比较。
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Disorder-induced stress-flow misalignment in soft glassy materials revealed using multi-directional shear
本研究通过多轴剪切实验和弹塑性模型，揭示软玻璃材料中剪切历史导致应力-流动错位及各向异性屈服面，源于局部力学无序，为探测局部屈服应力提供新方法。
2025-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Jamming Perspective on Wet Foams
泡沫、乳液、胶体悬浮液和颗粒状介质等各种无定形材料可{ \em堵塞}成刚性、无序状态，其中它们在屈服之前承受有限的剪切应力。干扰过渡已被广泛研究，特别是在无摩擦，软，纯排斥球的计算机模拟。泡沫和乳液是最接近该模型的实现，并且在泡沫中，（非）堵塞点对应于湿限，其中气泡变成球形并且刚好形成接触。在这里，我们勾勒的相关性的堵塞的角度来看，泡沫的几何形状和流动-也讨论了泡沫的研究可能对理论研究堵塞的影响。我们首先简要回顾了这些系统中的无序的关键作用的见解，最终在故障的仿射假设，基础上丰富的力学附近的干扰。其次，我们讨论了如何关键的理论预测，如平方根缩放的接触数与包装分数，和非平凡的作用的混乱和波动的流动已经观察到在实验中的二维泡沫。第三，我们讨论了一个缩放模型的流变性的无序介质，似乎捕捉泡沫，乳液和软胶体悬浮液的流动的关键特征。最后，我们讨论如何最好地面对这个模型的预测与实验数据。
2011-10-05 cond-mat.soft
Rheology of dense fiber suspensions: Origin of yield stress, shear thinning and normal stress differences
我们解释了刚性纤维悬浮液中屈服应力、剪切稀化和法向应力差异的起源。我们调查的流体动力学，胶体的吸引力和排斥力，和纤维间的接触相互作用之间的相互作用。由计算模型得到的剪切稀化粘度和有限屈服应力与文献中的经验结果定量一致。在这项研究中，我们表明，有吸引力的相互作用的结果在刚性纤维的悬浮液中的屈服应力和剪切稀化流变学。考虑到有关纤维悬浮液屈服应力起源的持续讨论，这是一个重要的发现。所提出的模型定量预测流变学的能力不仅限于剪切稀化和屈服应力，而且还延伸到法向应力。
2022-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Time-Dependent Flow in Arrested States -- Transient Behaviour
高浓度胶体液体和动态逮捕状态（玻璃）下的瞬态行为随时间变化的剪切进行审查。这包括理论和实验研究，包括宏观流变行为以及微观单个颗粒水平上的结构和动力学变化。系统的微观和宏观水平是由一个全面的理论框架，利用定量描述这些系统，而他们受到任意流的历史。在此框架内，理论预测相比，实验数据，这是由流变学和共聚焦显微镜实验收集，并显示一致的结果。特别强调的是（i）切换的剪切流，在此期间，系统可以液化，（ii）切换的剪切流，这可能仍然会留下残余应力在系统中，和（iii）大振幅振荡剪切。时间尺度之间的竞争和对流动历史的依赖导致流变响应和微观结构和动力学的新功能。
2013-09-02 cond-mat.soft
Glass transitions and shear thickening suspension rheology
我们介绍了一类简单的模型剪切增稠和/或“堵塞”的胶体悬浮液。这些都是基于示意模式耦合理论（MCT）的玻璃化转变，具有记忆项，取决于密度变量，并在剪切应力和剪切速率。（为了简单起见，流变学的张量方面，例如法向应力，被忽略。我们计算了稳态流动曲线和关联函数。根据模型参数，我们发现了一系列的流变行为，包括“S形”的流动曲线，表明不连续的剪切增稠，和应力诱导的过渡从流体到一个nonergodic（堵塞）的状态，显示零流速在施加应力的间隔。剪切增稠和堵塞的情况下，我们探索出现广泛一致的致密胶体接近玻璃化转变的实验，尽管事实上，我们忽略了流体动力学相互作用。特别是，堵塞过渡，我们提出的概念是完全不同的各种流体动力学机制的剪切增稠在文献中，虽然后者可能仍然适用于较低的胶体密度。我们的堵塞状态是一个应力诱导的玻璃，但其非遍历性转变具有不同于传统的MCT玻璃化转变的分析结构。
2004-06-18 cond-mat.soft
Overshoots in stress strain curves: Colloid experiments and schematic mode coupling theory
结合模型核-壳微凝胶的实验、硬盘混合物的计算机模拟和模式耦合理论，研究了稠密胶体分散体在启动剪切流作用下的应力-应变曲线。在稠密流体和玻璃态下，瞬态应力首先随累积应变呈线性增加，然后在应变值约为5%时达到最大值（“应力过冲”），最后才接近稳定值，这构成了流动曲线。这些现象出现在平衡良好的系统和均匀的流动，表明它们是剪切驱动的瞬态结构松弛的一般现象。微观模式耦合理论（广义流动状态通过整合的瞬态）推导出他们从瞬态应力的相关性，这首先表现出一个平台（对应于固体样的弹性剪切模量）在中间的时间，然后在最后的衰减负应力的相关性。我们介绍并验证了模式耦合理论中的示意性模型，该模型捕获了所有这些现象，并且可以方便地用于联合分析线性和大幅度模量，流动曲线和应力-应变曲线。这是通过引入一个新的应变和时间相关的顶点广义剪切模量和瞬态密度相关器之间的关系。
2012-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electrorheological suspensions of laponite in oil: rheometry studies under steady shear
研究了外加直流电场（~kV/mm）对合成锂皂石颗粒在硅油中聚集形成的胶体悬浮液流变性能的影响。显微镜观察表明，在大于触发电场E_c~0.6 kV/mm的电场作用下，锂皂石聚集体在原油中聚集成链状和柱状结构。在没有施加电场的情况下，这种悬浮液的稳态剪切行为是牛顿型的。在施加大于E_c的电场的情况下，由于微观结构的变化，它发生显著变化：测量到显著的屈服应力，并且在连续剪切下，流体是剪切稀化的。的流变性能，特别是动态和静态剪切应力，作为颗粒体积分数的函数，研究了各种强度（包括零）的所施加的电场。在连续剪切下的流动曲线可以相对于颗粒分数和电场强度缩放到主曲线上。这种缩放与简单缩放参数一致。主曲线的形状解释了系统的复杂性;它在高曼森数下接近标准的赫歇尔-巴尔克利模型。动态和静态屈服应力均取决于颗粒分数ε和电场E，公式为ε ^βE^α，其中α约为1.85，β约为1，静态屈服应力为1.70。所测得的屈服应力行为可以用电流变体系的标准导电模型来解释。有趣的前景包括使用这种系统的自引导组装粘土纳米颗粒。
2006-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Behavior of nanoparticle clouds around a magnetized microsphere under magnetic and flow fields
当将微米尺寸的可磁化颗粒引入纳米尺寸的磁性颗粒的悬浮液中时，纳米颗粒聚集在微粒周围并形成在所施加的磁场的方向上延伸的厚的各向异性云。这种现象促进了双峰磁性悬浮液的胶体稳定，并允许用于生物分析和水净化的纳米颗粒的有效磁性分离。本文详细研究了在外加均匀磁场和流动共同作用下纳米粒子云的尺寸和形状。在实验中，将氧化铁纳米团簇（平均直径为60 nm）的稀悬浮液推动通过具有附着于通道壁的镍微球（平均直径为50 $μ$ m）的薄狭缝通道。使用光学显微镜在稳态下观察纳米团簇云的行为。在足够强的流动存在下，云的大小单调减小与纵向和横向磁场的流速增加。这是定性地解释增强水动力冲洗纳米团簇远离云。在纵向场中，气流引起前后云的不对称。为了解释云上的流动和场效应，我们发展了一个基于云表面应力和粒子通量平衡的简单模型。这个模型，适用于平行于流动的磁场的情况下，捕获合理的云的大小和形状上的流动效果，并揭示了唯一的无量纲参数控制的云的大小是流体动力的磁力的比例-梅森数。在目前的工作中考虑的强磁相互作用（偶极耦合参数$α\geq 2$），布朗运动似乎不影响云的行为。
2014-04-14 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
