Interfacial Slip in Sheared Polymer Blends
我们发展了一个动态自洽的场论,没有任何可调参数,在剪切下的非缠结聚合物共混物。我们的模型考虑了聚合物之间的相互作用,使人们能够计算剪切自洽下的局部流变学,微观结构和聚合物链的构象的演变。利用该模型研究了聚合物共混体系的剪切界面动力学行为,并与分子动力学模拟进行了定量比较。我们发现这两种方法之间有很好的一致性。
2004-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Distinct stick-slip modes in adhesive polymer interfaces
粘滑现象是一种常见的摩擦不稳定现象,在自然界和工程系统中普遍存在。在粘合剂聚合物界面的情况下,这种现象通常仅与Schwarzamach波相关,Schwarzamach波由于其低传播速度而被称为慢波。我们使用耦合力测量和高速\emph{in situ}成像来研究模型聚合物界面的动力学,以探索与其他慢波现象相关的粘滑现象的发生。本文描述了两种新的波--滑移脉冲和分离脉冲,它们都不同于Schwarzamach波.滑移脉冲是一个尖锐的应力波阵面,其传播方向与Serryamach波相同,而分离脉冲涉及局部界面分离,并沿相反方向传播。这些粘滑模式之间的转换很容易通过改变滑动速度或法向载荷来实现。阐明了这三种波的性质及其与粘滑的关系。我们还证明了影响波传播的重要作用的粘附。
2017-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Shear-dependent apparent slip on hydrophobic surfaces: The Mattress Model
最近的实验(Zhu和Granick(2001)Phys.Rev.Lett. 87096105)已经测量了在部分润湿的流体-固体表面处的大的剪切依赖性流体滑移。我们提出了一个简单的模型,这种滑动,最近的观察疏水表面上的纳米气泡的动机。该模型考虑了由于固体表面的振荡引起的流体动压变化对气泡的动态响应。气泡中气体的压缩和扩散通过"泄漏床垫“效应减小了振动表面上的力,从而产生明显的剪切相关滑移。与气泡类似的原子力显微镜观察到的日期,该模型被发现导致力减少与朱和Granick的实验测量一致。
2004-03-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modeling the combined effect of surface roughness and shear rate on slip flow of simple fluids
采用分子动力学和连续介质模拟方法研究了剪切速率和表面粗糙度对牛顿流体滑移流动的影响。对于弱的壁面-流体相互作用能,通过分子动力学模拟计算了原子平面流动中内禀滑移长度与剪切率的非线性关系。我们描述的层流远离弯曲边界的有效滑移长度定义相对于表面粗糙度的平均高度。有效滑移长度的大小和其速率依赖性的斜率都显着降低在存在周期性表面粗糙度。然后,我们数值求解的纳维-斯托克斯方程的粗糙表面上的流动使用率相关的固有滑移长度作为局部边界条件。连续模拟再现了在低剪切速率下从MD模拟获得的有效滑移长度的行为。在高剪切速率下MD和连续体结果之间的轻微差异通过检查沿波状表面的局部速度分布和压力分布来解释。我们发现,在弯曲边界面对主流的区域,由于压力的增加,局部滑移被抑制。比较分析的结果可能会导致一个有效的算法建模率相关的粗糙表面上的滑移流的发展。
2009-08-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Equilibrium Statistics of Weakly Slip-Linked Gaussian Polymer Chains
计算了弱滑移连接高斯高分子链的自由能和压强。我们证明了滑移链系统的平衡态统计不同于没有滑移链约束的理想链系统。结果表明,与理想体系相比,滑移链体系的压力降低,这意味着滑移链自发地形成聚集的团簇状紧凑结构。这些定性与以前的理论分析或多链模拟一致。我们还表明,链之间的排斥势,这已被唯象地利用在模拟中,可以取消人为的压力下降。
2011-04-15 cond-mat.soft
The relationship between induced fluid structure and boundary slip in nanoscale polymer films
采用分子动力学模拟研究了聚合物熔体与弱吸引光滑表面界面滑移的分子机理。与我们以前的研究剪切稀化流体的滑移流,它表明,滑移长度通过一个局部最小值在低剪切速率,然后迅速增加,在较高的剪切速率。我们发现,在足够高的剪切速率下,滑移流在原子级平坦的晶体表面是各向异性的。数值计算表明,液固界面处的摩擦系数(粘度与滑移长度之比)随滑移速度的变化经历了从一个定值到幂律衰减的过渡过程。过渡的特征速度与平衡时固体壁附近的第一流体层中的流体单体的扩散速度很好地相关。我们还表明,在线性政权,摩擦系数是由一个单一的变量,这是一个产品的表面诱导峰的结构因子和相邻流体层的接触密度的大小的函数很好地描述。摩擦系数和诱导流体结构之间的普遍关系适用于界面的许多材料参数:流体密度、链长、壁-流体相互作用能、壁密度、晶格类型和取向、热壁或固体壁。
2010-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Molecular dynamics simulations of oscillatory Couette flows with slip boundary conditions
采用非平衡分子动力学模拟研究了界面滑移对单原子液体稳态流动和时间周期流动的影响。流体相被限制在原子级光滑的刚性壁之间,并且通过移动其中一个壁来诱导流体流动。在稳态剪切流中,滑移长度几乎与剪切速率成线性关系。我们发现,在振荡流的速度分布很好地描述了斯托克斯流的解决方案与滑移长度取决于当地的剪切速率。有趣的是,在稳定的剪切流中获得的滑移长度的速率依赖性恢复时,在振荡流中的滑移长度被绘制为局部剪切速率幅值的函数。对于这两种类型的流动,在液体-固体界面处的摩擦系数与固体壁附近的第一流体层的结构相关。
2012-08-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Slip-Mediated Dewetting of Polymer Microdroplets
经典的流体动力学模型预测,移动三相接触线需要无限的功,这里定义为液体/蒸汽界面与固体表面相交的线。假设一个滑移边界条件,其中液体对固体滑动,这样的非物理预测是避免的。在这篇文章中,我们提出的实验结果,其中的接触线移动和滑移是一个主导和可控的因素。将具有非平衡接触角的球冠形聚苯乙烯微滴放置在固体自组装单层涂层上,它们从该涂层上脱湿。使用\textit{in situ}原子力显微镜监测弛豫。我们发现,滑移有很强的影响液滴的演变,无论是在瞬态非球形形状和接触线动力学。观测结果与尺度分析和Stokes方程的边界元数值积分一致,包括Navier滑移边界条件。
2016-03-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pulling adsorbed polymers from surfaces with the AFM: stick versus slip, peeling versus gliding
我们认为,在一个简单的几何框架内的原子力显微镜拉的吸附聚合物的响应。我们分别考虑i)固定的聚合物-表面接触点的情况,ii)聚合物从基底剥离的粘性情况,和iii)聚合物在表面上滑动的光滑情况。结果表明,摩擦系数的大小与吸附强度有关。我们的合力配置文件原则上允许从非平衡力光谱数据中提取两者。
2005-11-23 cond-mat.other cond-mat.soft
Viscoelasticity induced onset of slip at the wall for polymer fluids
在壁处滑动的渐进开始,其对应于在达到平台之前随着请求时间增加的滑动长度,已经针对模型粘弹性聚合物溶液进行了研究,允许改变最长的弛豫时间,同时保持恒定的固体-流体相互作用。基于Maxwell流体和经典Navier假设的摩擦应力在界面处的线性响应的流体动力学模型充分考虑了数据,而没有任何可调参数。摩擦不需要假设粘弹性响应,反映了固液摩擦机制的局部特征。
2020-06-22 cond-mat.soft
Dissipative particle dynamics simulation plus slip-springs for entangled polymers with various slip-spring densities
本文研究 DPD-SS 模型中滑簧密度对缠结聚合物动力学的影响,证明在每链平均滑簧数相同时可通过 Rouse 标度和平台模量实现不同模型间长度、时间与模量转换。
2024-01-31 cond-mat.soft
Yield stress and other flow and wall slip parameters of viscoplastic fluids from steady torsional flow
粘塑性流体普遍存在的壁面滑移行为使得分析其稳态扭转流动数据以确定其屈服应力和其剪切粘度材料函数的其他参数具有挑战性。可以使用粗糙化表面以防止壁滑移,但是这样的方法经常导致样品破裂。相反,它在这里示出的屈服应力的粘塑性流体可以确定从扭矩与表观剪切速率数据的稳定扭转流使用一个单一的间隙。粘塑性流体的扭矩与表观剪切速率数据的斜率的阶跃变化标志着流体的屈服应力。为了证明,粘塑性悬浮液的剪切粘度和表观壁滑移行为的早期表征参数[He等人,J. Rheology,63,19(2019)]用于获得每个转速下的剪切应力分布和扭矩。屈服应力,确定从扭矩与表观剪切速率的数据,可以通过使用第二种方法依赖于壁滑移速度与壁速度的比较进行验证,而在同一时间,使其他参数的剪切粘度材料函数的粘塑性流体的确定。
2021-06-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rate-dependent Stick-slips in Steady Shearing: Signature of Transition between Granular Solid and Fluid
尽管对光滑的颗粒流体流动或在慢极限下的固体状变形进行了广泛的研究,但这两个极端之间的变化在很大程度上仍未被探索。通过系统地研究稳定剪切下紧密堆积颗粒的波动,我们确定了一个过渡区与突出的粘滑雪崩。建立了状态图,提出了一种基于颗粒间摩擦和颗粒尺寸对速度依赖性的无量纲剪切速率。与流体浸没的颗粒被限制在一个固定的体积和被迫“流动”的粘性数字$J$几十年低于报告值,我们回答了如何颗粒系统可以过渡到制度的固体-固体摩擦,超越现有的范例的基础上悬浮液流变学。
2020-11-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Slip Length in Shear Flow Over a Textured Surface
本文通过二维数值模拟研究带空腔纹理表面上的剪切流,比较三种滑移长度计算方法的结果差异,揭示宏观滑移本质上是局部效应的宏观表征,并结合速度剖面和流线解释差异成因。
2024-08-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Equation of State Based Slip Spring Model for Entangled Polymer Dynamics
发展了一种基于混合粒子和场的介观布朗动力学方法来模拟缠结聚合物熔体。聚合物珠由几个库恩段,和它们的运动是由样品的亥姆霍兹能量,这是一个总和的熵弹性链之间的珠,滑动弹簧,和非键相互作用。缠结效应由滑动弹簧引入,滑动弹簧是连接相同链上的不连续珠或不同聚合物链上的珠的弹簧。滑动弹簧的终端位置在模拟过程中通过动力学蒙特卡罗跳跃方案改变,在链端的滑动弹簧具有速率控制的创建/破坏过程。的速率常数是一致的自由能函数,并满足微观可逆平衡。非键相互作用的自由能是从一个适当的状态方程,它是计算作为一个功能的局部密度通过正交网格通过模拟箱;占它是必要的复制正确的聚合物材料的可压缩性。介观模型调用的参数来自实验体积和粘度数据或原子分子动力学模拟,建立一个“自下而上”的预测框架进行特定化学聚合物系统的滑簧模拟。实施的情况下,顺式-1,4-聚异戊二烯,其结构,动力学,热力学和线性流变学在熔融状态下的定量预测和验证,而无需后验拟合的结果,实验测量的介观模拟方法。
2017-03-27 cond-mat.soft
Slip and friction mechanisms at polymer semi-dilute solutions / solid interfaces
研究了聚合物体积分数$ϕ$对聚苯乙烯在邻苯二甲酸二乙酯中的半稀溶液与两个固体表面接触时的稳态滑移和界面摩擦的影响。所有样品都有明显的滑移,滑移长度b服从幂律关系。Navier界面摩擦系数k由滑移长度测量值和溶液粘度$η$的独立测量值推导得出。所观察到的k与$ϕ$的比例明显排除了基于耗尽层存在的摩擦的分子机制。相反,我们表明,$η$($ϕ$)和k($ϕ$)的数据被理解时,考虑到溶剂摩擦$ϕ$的依赖性。两个模型,基于摩擦的斑点或固体表面上的单体,很好地描述了我们的数据。两者都指出Navier界面摩擦是一种半局部现象。
2021-05-10 cond-mat.soft
Temperature dependence of the slip length in polymer melts at attractive surfaces
使用Couette和Poiffille流,我们提取的滑移长度,$δ$的温度依赖性,从分子动力学模拟的粗粒度的聚合物模型与一个有吸引力的,波纹表面接触。$δ$由体积粘度和表面迁移率的比率决定。在弱吸引表面处,形成润滑层,$δ$较大并且在冷却时增加。接近玻璃化转变温度$T_ g$时,观察到非常大的滑移长度。在一个更有吸引力的表面,一个“粘性表面层”被建立起来,这引起了一个小的滑动长度。在冷却时,$δ$在高温下减少,通过最小值并在接近$T_g$时增长。在强吸引面上,Navier滑移条件不能同时描述Couette和Poiffille流。模拟结果证实了一个示意性的,两层模型表明,观察不依赖于计算模型的细节。
2008-04-05 cond-mat.soft
Rate-dependent slip boundary conditions for simple fluids
利用分子动力学模拟研究了原子光滑表面间流体流动中滑移长度的动力学行为。在弱的壁面-流体相互作用下,滑移长度随剪切速率非线性地增加,前提是液/固界面形成不可破坏的结构。随着壁面-流体相互作用的增加,逐渐过渡到线性速率依赖性。我们发现,滑移长度可以很好地描述由一个单一的变量,反过来又取决于在平面内的结构因子,接触密度和固体壁附近的第一流体层的温度的函数。大量的模拟表明,该公式是有效的,在广泛的剪切速率和壁面流体相互作用。
2007-02-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of surface roughness on rate-dependent slip in simple fluids
利用分子动力学模拟研究了分子尺度表面粗糙度对液膜滑移行为的影响。对于原子级光滑的刚性壁和液/固界面的无公度结构,滑移长度几乎随剪切速率线性增加。壁面原子的热涨落导致了有效的表面粗糙度,这使得滑移长度对剪切速率的依赖性很弱。随着壁的弹性刚度的增加,表面粗糙度平滑,并再次恢复强的速率依赖性。周期性和随机波纹刚性表面减少滑移长度和剪切速率的依赖性。
2007-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Single Chain Slip-Spring Model for Fast Rheology Simulations of Entangled Polymers on GPU
本文在Likhtman [A. E. Likhtman,Macromolecules,38,6128(2005)],用于在GPU上缠结聚合物的快速流变学模拟。为了在GPU上进行有效的计算,我们稍微修改了原始的滑动弹簧模型。我们的模型被设计成满足细致平衡条件,这使我们能够很容易地分析其静态或线性响应特性。我们从理论上分析了模型的一些统计特性,如线性响应,这将有助于分析模拟数据。我们表明,我们的模型可以重现几个流变特性,如线性粘弹性或粘度增长定性。我们还表明,使用GPU可以大大提高性能。
2011-06-15 cond-mat.soft
When wall slip wins over shear flow: A temperature-dependent Eyring slip law and a thermal multiscale model for diamond-like carbon lubricated by a polyalphaolefin oil
本文针对纳米DLC通道中PAO4基础油剪切流动,通过分子动力学提出温度依赖的Eyring滑移定律与界面热阻定律,并结合连续介质模型揭示在TEHL区间热致稀化占主导,滑移仅在极薄边界润滑中显著。
2025-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Wall slip in primitive chain network simulations of shear startup of entangled polymers and its effect on the shear stress undershoot
针对缠结聚合物快速剪切启动中剪切应力下冲现象,研究通过扩展纳入壁面滑移的原始链网络模型开展模拟,发现壁滑移会削弱应力过冲与下冲幅度,接枝链与本体链的解缠结不贡献应力下冲,为该现象提供了新的机理解释。
2020-11-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
Shear viscosity and wall slip behavior of dense suspensions of polydisperse particles
研究了有机硅聚合物与多分散粒子组成的密相悬浮液的剪切粘度和壁面滑移。使用三种类型的具有低纵横比的颗粒来实现0.86的相对高的最大填充分数。如此高的最大填充分数允许制备具有在0.62至0.82范围内的宽范围的固体体积分数的悬浮液。在稳定的扭转和毛细流动的悬浮液的壁滑移速度的特征在于,并确定是完全一致的表观滑移层形成在壁的机制。在壁面滑移修正后,发现在显著高于屈服应力的剪切应力下,悬浮液的相对剪切粘度很好地服从Krieger-Doughnard关系,该关系将致密悬浮液的相对剪切粘度行为仅与固体的体积分数与最大填充分数的比率联系起来。然而,在屈服应力附近的较低剪切应力下,相对剪切粘度成为体积分数与最大填充分数之比和剪切应力的函数。它清楚地表明,没有壁滑移分析的相对剪切粘度的稠密悬浮液的准确表征是不可能的。
2018-06-05 cond-mat.soft
Temperature-Controlled Slip of Polymer Melts on Ideal Substrates
PDMS熔体和两个不同的非吸引性表面之间的流体动力学边界条件的温度依赖性的OTS(十八烷基三氯硅烷)的自组装单层(SAM)或接枝层的PDMS短链已被其特征在于。在两个表面上都观察到与流体粘度成比例的滑移长度。滑移温度依赖性深受表面的影响。观察到由聚合物液体施加在表面上的粘性应力遵循与在相同表面上滑动的交联弹性体的摩擦应力完全相同的温度依赖性。远高于玻璃化转变温度,这些观察是合理化的分子模型的基础上的活化能的框架:增加或减少的滑移长度随温度的升高可以观察到取决于如何的体积粘度的活化能相比,界面的Navier的摩擦系数。
2018-10-21 cond-mat.soft
Transient shear banding in entangled polymers: a study using the Rolie-Poly model
空间不均匀的剪切流发生在缠结的聚合物溶液,无论是作为稳态剪切带和瞬态后,一个大的步骤应变或在启动到一个稳定的均匀的剪切速率。稳态剪切带是总剪切应力和施加的剪切速率之间具有非单调本构关系的模型的标志,但瞬态条带有时在稳态下不剪切带的流体中看到。我们使用扩散Rolie-Poly模型在牛顿溶剂中模拟这种行为,其本构行为可以是单调或非单调的,取决于对流约束释放(CCR)的程度。我们研究单调本构行为。线性稳定性分析的启动到足够高的剪切速率表明,空间波动是不稳定的,在早期。这种不稳定性和(随时间变化的)本构曲线的负斜率之间存在很强的相关性。如果最不稳定特征值的时间积分足够大,则系统会出现瞬态剪切带,随后在稳态时消失。我们如何扰动,由于波动或不均匀的应力,可以触发这种不稳定性。这种瞬态行为与最近在纠缠聚合物溶液中的观察结果相似
2011-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Slip effects in polymer thin films
探讨薄膜的流体动力学是研究固液边界条件的一个很好的工具。由于去湿过程(内部机制)充当液体流动的驱动力,因此不需要外部刺激或泵送液体。液体内的粘性耗散和滑移平衡界面力。因此,固/液界面处的摩擦对液体的流动动力学起着关键作用。探索生长孔或收缩直线前沿的时间和空间演化,结合理论模型,给出液体流场的信息,特别是界面处的边界条件。我们回顾了基本模型和实验结果,在过去的几年中,独家考虑聚合物作为理想的模型液体的流体流动。此外,旨在解释滑移的分子尺度上的概念进行了总结和讨论。
2009-09-10 cond-mat.soft
Scaling Laws for the Slip Velocity in Dense Granular Flows
在这封信中,2维密集流动的多边形颗粒的斜面上的一个平坦的摩擦下边界进行了分析,通过接触动力学离散元模拟,以开发密集颗粒流的连续模型的边界条件。我们的证据表明,全球的滑移现象明显偏离简单的滑动:一个有限的滑移速度一般被发现低于滑动阈值的颗粒壁接触的剪切力。我们确定了简单的比例律的滑动速度的依赖剪切速率,正常和剪切应力,和材料parameters.The的重要性,正确的确定的基础上的倾斜,这是至关重要的流量计算的滑移速度的依赖关系,讨论了自然流动。
2014-01-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Competition between shear banding and wall slip in wormlike micelles
本文研究了蠕虫状胶束体系(CPyCl--NaSal)中剪切带(SB)的形成与边界条件(BC)之间的相互作用。在瞬态应变控制实验中,在光滑和喷砂几何形状的时间分辨的速度剖面记录。对于坚持BC标准SB的观察,虽然根据胶束缠结的时间波动的程度报告在高度剪切带。对于滑移BC,壁面滑移仅在剪切速率大于应力平台开始时发生。在低纠缠时,SB的形成被一个常数$Δ\dotγ$所改变,而对于更纠缠的系统,SB不断地“成核和熔化”。“壁处的胶束取向梯度可能解释了这些原始特征。
2009-11-24 cond-mat.soft
Wall slip and bulk flow heterogeneity in a sludge under shear
CEA, DES/ISEC/DPME/SEME/LFCM, Université de Montpellier(法国原子能委员会,蒙彼利埃大学);ENSL, CNRS, Laboratoire de Physique(里昂高等师范学校,法国国家科学研究中心,物理实验室);Institut Universitaire de France(法兰西学院)
研究通过流变学和超声成像技术揭示了污泥在剪切下的复杂流动行为,包括本体流动不均匀性和壁滑动现象,强调了局部流动表征对理解污泥流变学的重要性。
2024-11-01 cond-mat.soft
Spatio-temporal structures in sheared polymer systems
通过求解二维含时Ginzburg-Landau模型,研究了剪切聚合物体系的时空结构。(i)在共存曲线以上的聚合物溶液中,随着剪切速率的增加,发生从线性到非线性区域的交叉。在非线性区域的解决方案表现出大幅度的组成波动的混乱。一个特征的异质性长度计算在非线性政权。(ii)我们还研究了固定应力条件下蠕虫状胶束溶液中剪切能带结构的动力学。平均剪切速率表现出很大的时间波动与空间结构中的大扰动的发生。
2004-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stick-slip instabilities in sheared granular flow: the role of friction and acoustic vibrations
本文提出了一个致密颗粒材料的剪切流理论。该理论的一个关键因素是有效温度,它决定了材料如何响应外部驱动力,如剪切应力和振动。我们表明,在我们的模型中,即使材料在较大的速率下发生速率强化,颗粒之间的摩擦也会在中等剪切速率下产生粘滑行为。此外,外部产生的声振动改变粘滑振幅,或完全抑制粘滑,这取决于压力和剪切速率。我们构建了一个相图,表明粘滑发生在一个固定的振幅和频率的声振动的存在和不存在的参数制度。这些结果将微观物理学与宏观动力学联系起来,从而产生了关于各种颗粒现象的有用信息,包括沿地震断层的破裂和滑动、不稳定性的远程触发以及材料加工中摩擦的控制。
2015-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Friction coefficient and viscosity of polymer brushes with and without free polymers as slip agents
有充分的证据表明,聚合物刷减少表面之间的摩擦。一些工业应用利用了这一事实,例如在塑料袋生产中,刷子用作增滑剂;然而,引起这种摩擦减少的复杂机制尚未完全理解。在这项工作中,我们报告粗粒度,耗散粒子动力学模拟进行表面功能化与erukamide刷,一种聚合物,通常用于塑料工业作为表面之间的增滑剂。我们计算了它们的流变性能,如摩擦系数(COF)和粘度,η,作为固定的Couette流的影响下的表面上接枝的链的数量的函数。此外,我们还考虑的情况下,当一小部分的erukamide链不被吸附,并在表面之间自由移动。我们表明,在这两种情况下,COF达到约0.29的平衡值,与实验结果一致。另一方面,粘度单调增长,这是由于当芥酸酰胺含量增加时碰撞增加的结果。刷之间的力被发现是在协议从缩放理论的预测。我们发现,除了自由链有助于稳定膜形成的刷子和溶剂,因为其他人已经发现实验。引起这些现象的机制进行了详细研究。
2016-03-14 cond-mat.soft
Liquid Front Profiles Affected by Entanglement-induced Slippage
流体动力学滑移起着至关重要的作用,在薄聚合物膜的流动动力学,最近所示的分析的轮廓的液体前锋。对于长链聚合物膜,据报道,偏离对称分布是粘弹性效应的结果。然而,在这封信中,给出的证据表明,仅仅在固/液界面处的滑移边界条件可以导致不对称的轮廓。缠结的聚合物熔体在不同的基板上的去湿实验允许边缘形态的直接比较。分子量Mw的变化清楚地表明,在一定的Mw以上,滑移急剧增加,并控制边缘的形状。结果与de Gennes的理论描述一致。
2009-07-13 cond-mat.soft
Influence of bidisperse self-assembled monolayer structure on the slip boundary condition of thin polymer films
烷基硅烷自组装单分子膜(SAMs)由于其易于制备和疏水性而经常被用作模型基底。我们已经观察到,这些原子级光滑的单分子膜也提供了一个滑移边界条件的去湿膜组成的未纠缠的聚合物。该滑移长度是给定液体和不同固体之间摩擦的间接量度,是可切换的并且可以增加[Fetzer等人,物理修订版信函2005; Bäumchen等人,J. Phys.:Cond.马太福音2012],例如,如果烷基链长度从18个变为12个主链碳。通常,边界条件的这种变化以量化的方式受到影响,使用一个或另一个烷基链长度,从而获得一个或另一个滑移长度。在这里,我们提出的结果中,这种SAM结构是以连续的方式改变。我们制备的自组装膜含有双分散的混合自组装膜的烷基硅烷,作为控制参数的组合物。我们发现,所有的混合自组装膜,我们调查显示出增强的滑移边界条件相比,单组分自组装膜。使用光学和原子力显微镜访问的滑移边界条件,我们描述了这些观测的背景下,X射线反射率测量。的滑移长度,变化超过近两个数量级,相同的聚合物熔体化学上类似的自组装膜被发现与暴露的烷基链的密度。我们的研究结果表明,一个良好的特点固/液对的重要性,下降到埃的水平,当讨论液体和固体之间的摩擦。
2016-11-30 cond-mat.soft
Wall slip, shear banding, and instability in the flow of a triblock copolymer micellar solution
本文研究了三嵌段共聚物胶束溶液(PEO-PPO-PEOPuronicP 84盐水溶液)在同心圆柱体中的剪切流动。我们专注于两个不同的温度低于和高于转变温度$T_c$,这是以前与应力平台的流动曲线中的幻影。(i)在$T=37.0^\circ$ C $<T_c$,整体流量保持均匀和牛顿样,尽管在转子处测量到显著的壁滑移,其可以与流量曲线中的一个反作用点相关联。(ii)在$T=39.4^\circ$ C $>T_c$下,应力平台对应于固定剪切带状态,其特征在于靠近壁的两个高剪切速率带和非常弱的剪切中心带,以及转子处的大滑移速度。在这两种情况下,流动曲线的高剪切分支的特征在于流动不稳定性。根据最近的理论模型和实验,提出了壁滑移、三能带结构和不稳定性的解释。
2009-03-31 cond-mat.soft
Slippery or sticky ! Control of wrinkling patterns by selective adhesion
在薄的聚合物膜的金属化表面处的起皱图案被示出为对聚合物/基板界面(钛涂层、聚苯乙烯膜和涂覆的硅基板)的粘性或滑特性敏感。实现了选择性的优选褶皱方向和幅度。现有的理论模型扩展到特定的边界条件(粘性与滑),并合理化这些意见。
2007-06-28 cond-mat.soft
Interfacial friction between semiflexible polymers and crystalline surfaces
报道了聚合物熔体与弱吸引结晶表面界面摩擦的分子动力学模拟结果。我们考虑一个粗粒度的珠弹簧模型的线性链可调的内在刚度。界面附近的聚合物链的结构和弛豫动力学被量化的第一简正模的时间自相关函数的回转半径和衰减。我们发现,在小的滑动速度的摩擦系数表现出明显的最大值,这是由于剪切诱导对齐的半柔性链段与固体壁接触。在大滑移速度下,摩擦系数的衰减与链刚度无关。的摩擦系数和剪切粘度的数据被用来阐明主要趋势的非线性剪切速率依赖的滑移长度。讨论了链刚度对第一流体层摩擦系数与结构因子关系的影响。
2012-02-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Comprehensive Analysis of Dewetting Profiles to Quantify Hydrodynamic Slip
牛顿流体的流体动力滑移是一种新现象,其成因至今尚未阐明。有各种直接和间接的技术来测量滑动。在这里,我们描述了一种方法来表征的影响的边缘周围的形状在薄聚合物薄膜中生长的孔的滑移。原子力显微镜是用来研究的边缘的形状,通过分析其配置文件和应用适当的润滑模型,我们能够确定的滑动长度为聚苯乙烯薄膜。在实验中,我们研究的聚合物薄膜的缠结长度以下,从疏水化(硅烷化)表面去湿。我们发现,在固/液界面处的滑移长度随粘度的增加而增加。粘度和滑移长度之间的相关性取决于硅烷化的类型。这表明在流动条件下聚合物链和硅烷分子相互作用的分子机制之间存在联系,我们将详细讨论。
2008-05-28 cond-mat.soft
Bulk Metallic Glasses Deform via Slip Avalanches
非弹性变形的金属玻璃发生通过滑动事件与雪崩动力学类似的地震。对于第一次在这些材料中,测量已经获得了足够高的时间分辨率,以提取指数和比例函数,描述的性质,统计和动态的滑移根据一个简单的平均场模型。这些滑移源于剪切带中的局部变形。平均场模型将滑移过程描述为剪切转变区(STZ)中原子重排的雪崩。小滑移显示预测的幂律缩放,并对应于有限的传播的剪切前,而大滑移与均匀剪切无约束剪切带。之间的协议的模型和数据跨多个独立的措施的滑移统计和动力学提供了令人信服的证据STZ的滑动雪崩的基本机制,在金属玻璃中的非均匀变形。
2013-12-21 cond-mat.soft physics.geo-ph
Bulk and Interfacial Shear Thinning of Immiscible Polymers
采用非平衡分子动力学模拟研究了不相容对称聚合物共混体系的剪切变稀行为。相分离的聚合物经受通过平行于流体-流体界面移动壁而施加的简单剪切流。粘度在本体中以比在界面处低得多的速率开始剪切变薄。界面粘度的整个剪切速率依赖性与也描述界面宽度的较短有效链长$s^*$一致。该$s^*$与链长$N$无关,并且仅是两种聚合物的不相容程度的函数。研究了聚合物构象的变化与位置和剪切速率的函数关系,剪切变稀与沿速度梯度的回转半径分量的减小比与沿流动的伸长更密切相关。在界面处,链的这种收缩与$N$无关,并且与长度为$s^*$的链的本体行为一致。还研究了构象变化沿链的分布。中心区域开始以随$N$增加而降低的剪切速率拉伸,而链末端处的剪切诱导的变化与$N$无关。
2001-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Transition rates for slip-avalanches in soft athermal disks under quasi-static simple shear deformations
Tohoku University(东北大学);WPI-Advanced Institute for Materials Research, Tohoku University(东北大学物质研究高等研究所);Mathematics for Advanced Materials-OIL, AIST-Tohoku University(AIST-东北大学先进材料数学联合研究中心);Center for Materials research by Information Integration, National Institute for Materials Science(国立材料研究所信息集成材料研究中心);Kyoto University Institute for Advanced Study, Kyoto University(京都大学高等研究院);Faculty of Engineering Technology, MESA+, University of Twente(特文特大学工程技术学院)
研究软无热盘在准静态简单剪切变形下的滑动崩塌现象,发现应力骤降由接触网络重构引起,通过力变化的过渡率分析,发现其遵循q-高斯分布,为理解准静态实验中的滑动崩塌提供了微观理论基础。
2018-09-27 cond-mat.soft
A simple scaling derivation of the shear thinning power law exponent in entangled polymer melts
这篇论文已被作者撤回,因为它的最终版本发表在:N。法特库林角Mattea,S. Stapf,Polymer 52(2011)3522.
2011-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear Thickening in Polymer Stabilized Colloidal Suspensions
本文采用作者提出的剪切增稠活化模型对空间稳定的胶体悬浮液进行了研究。当颗粒沿剪切悬浮液的压缩轴排列时,它们可以克服排斥相互作用并形成与剪切增稠相关的水簇。利用聚合物刷涂层和范德华吸引力的总相互作用潜力,活化模型的适用性示出的连续理论的有效范围内。为了与广泛的实验研究进行比较,其中一些参数是不可用的,剪切增稠的发生可以预测与模型参数的现实假设。
2012-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Individual Polymer Chain Dynamics in an Entangled Polymeric Liquid Using a Stochastic Tube Model
本研究的重点是比较在不同的剪切和拉伸速率下的缠结的聚合物液体中的单个聚合物链的动力学。使用随机管模型[J. Rheol. 56:1057(2012)]。我们开发了一个Matlab代码来可视化和分析随机管模型的模拟配置。我们引入了新的变量来确定不同剪切速率下线性程度如何随时间变化,这比典型的端到端距离分析更有用。我们确定了聚合物链是否经历翻滚旋转(轻微伸长而不伴随收缩)或翻转旋转(伸长伴随收缩)。模拟结果表明,聚合物链表现出显着的趋势,在较高的剪切速率下伸长,偶尔经历翻转,而较低的剪切速率往往表现出非常频繁的翻滚。此外,没有旋转下观察到拉伸流。这些结果有助于澄清先前提出的对流约束释放和构型依赖的摩擦系数的聚合物变形机制的不确定性。
2021-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Multi-chain Slip-spring Model for Entangled Polymer Dynamics
已经建立的缠结聚合物动力学可以合理地描述单链模型,如管和滑动链接模型。虽然纠缠效应是链间硬核相互作用的结果,但单链模型与实际多链系统之间的联系尚未建立。在这项研究中,我们提出了一个多链弹簧模型,其中珠弹簧链在空间上分散,并通过弹簧连接的单链弹簧模型的启发[A。E. Likhtman,Macromolecules 38,6128(2005)]。在这个模型中,纠缠效应被替换的滑动弹簧,而不是由硬核之间的相互作用珠,使这个模型是位于传统的多链模拟和单链模型之间的利基。状态变量的集合是珠子的位置和珠子之间的滑动弹簧的连接性(指数)。系统的动力学由这些变量的时间演化方程和随机跃迁动力学描述。我们提出了一个简单的模型,它是基于定义良好的总自由能和细致平衡条件。在我们的模型中的自由能包含一个排斥珠之间的相互作用,这补偿了吸引力的相互作用人工产生的滑动弹簧。利用线性响应理论推导了线性松弛模量的显式表达式。我们还提出了一个可能的数值方案进行模拟。模拟再现预期珠数之间的过渡制度的劳斯和纠缠的链结构,中心珠扩散,和线性松弛模量的动力学依赖。
2012-10-15 cond-mat.soft
Wall slip and bulk yielding in soft particle suspensions
我们模拟了一个密集的非热悬浮液的软颗粒之间的硬壁剪切的规定粗糙度的轮廓,使用的方法,充分考虑到流体力学的溶剂之间的颗粒,颗粒和壁之间,以及固体力学的颗粒形状的变化。因此,我们捕捉到广泛观察到的现象的弹性流体动力学壁滑移,其中的软颗粒在剪切变形和电梯远离壁轻微,留下一个薄的润滑溶剂层的高剪切。对于施加的应力低于材料的体积屈服应力,我们表明所观察到的壁滑移是由这个薄的溶剂层。在较高的应力,它是由一个额外的贡献所产生的前几层的颗粒附近的壁的fluidation增加。通过系统地改变壁的粗糙度,我们量化了随着壁粗糙度的增加而抑制滑移。对于光滑的壁,滑动从根本上改变了稳态整体流动曲线的剪切应力作为剪切速率的函数,通过赋予一个分支的表观(滑动诱导)流,甚至为$σ<σ_y$,如实验所见。我们还阐明了滑动的动态屈服后,施加一个恒定的剪切应力的影响,表征批量屈服出现的时间尺度,并在该滑移第一套。
2021-02-13 cond-mat.soft
Universal Scaling Behaviors of Entangled Polymer Melts at High-stress Shear
除了终端流(区域I)和剪切变稀(区域II),我们发现两个新的流动区域在毛细管流动的壁应力高于平台模量的聚合物。区域III违反了经验Cox-Merz规则,具有比区域II明显更弱的剪切稀化,并且区域IV表现出意想不到的剪切增稠。此外,Ⅱ区和Ⅲ区之间以及Ⅲ区和Ⅳ区之间的交叉剪切速率分别与每链缠结数Z=M_w/M_e成Z^(-2.0)和Z^(-1.2)的比例关系。我们属性的剪切变稀的减弱和剪切增稠的出现,变形引起的非高斯拉伸的聚合物。这些观察提供了第一个实验量化的高应力剪切下的聚合物熔体的变形行为。
2022-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Friction of polymers: from PDMS melts to PDMS elastomers
研究了聚二甲基硅氧烷(PDMS)聚合物熔体在非吸附表面上的滑移行为。对于足够高的剪切速率,已观察到与本体流体粘度成比例的恒定滑移长度,与Navier的界面方程一致,并表明界面Navier的摩擦系数是一个局部量,与聚合物分子量无关。比较从这些测得的滑移长度推导出的界面剪切应力与交联PDMS弹性体测得的可用摩擦应力,我们直接比较了界面熔体或弹性体摩擦系数与单体-单体摩擦。
2017-12-19 cond-mat.soft
Micro-Macro Modeling of Polymeric Fluids and Shear-Induced Microscopic Behaviors
本文采用能量变分方法构建含断键过程的热力学一致聚合物微-宏观模型,并通过粒子-FEM模拟揭示不同势能下链伸长、旋转及断键对宏观应力和剪切稀化的影响。
2023-09-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Probing viscoelastic properties of a thin polymer film sheared between a beads layer and quartz crystal resonator
我们报告的粘弹性测量的聚合物薄膜的10-100 nm的MHz范围内。这些薄膜被限制在石英晶体谐振器和毫米珠层之间,产生石英谐振器的谐振频率和耗散的增加。从这些测量中提取的薄膜的剪切模量和动态粘度与聚合物的体积值一致。这种改进的石英谐振器提供了一种易于实现的和有效的工具,用于探测薄膜在环境中的流变特性。
2009-01-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Flow boundary conditions for chain-end adsorbing polymer blends
使用苯酚封端的聚碳酸酯共混物作为一个例子,我们表明,流体动力学边界条件的吸附聚合物熔体的流动是非常敏感的外延层的结构。在剪切作用下,聚合物熔体的吸附部分(链端)沿表面电势的等势线移动,而吸附的添加剂作为表面缺陷。响应于吸附的添加剂的数量的增加,表面层变得更薄并且固化。这导致从滑移到熔体流动的无滑移边界条件的逐渐过渡,滑移长度对吸附端的表面浓度具有非单调依赖性。
2005-07-18 cond-mat.soft
Slippage and Nanorheology of Thin Liquid Polymer Films
表面上的液体薄膜是我们日常生活的一部分,它们用作涂层或润滑剂。薄层的稳定性取决于界面力,由有效界面势描述,并且在过去几十年中一直是许多研究的主题。近年来,薄液膜的动力学成为焦点,因为玻璃化转变温度的降低的结果提出了新的问题,特别是聚合物液体在受限的几何形状的行为。新的焦点是发射的理论模型,提出了显着的影响,在固/液界面上的边界条件的动态去湿和液体前的形式。我们的研究反映了这些最新的发展,并增加了新的实验数据来证实理论模型。为了实验地探测固/液边界条件,不同的方法是可能的,每一个轴承的优点和缺点,这将被讨论。研究液体在各种不同的基板上的流动需要一个直接影响的基板上的视图,本研究的实验重点是聚合物链长度的变化:结果表明,链间缠结,特别是它们的密度接近接口,起源于非散装构象,管理液体滑移的聚合物。
2012-02-05 cond-mat.soft
Dewetting of Thin Viscoelastic Polymer Films on Slippery Substrates
在接近玻璃化转变温度下沉积在硅晶片上的聚苯乙烯薄膜的去湿表现出不寻常的动力学和前沿形态。在这里,我们提出了一种新的理论方法,这些现象考虑到粘弹性的薄膜和非零速度的薄膜在与基板的界面(由于滑移)。然后,我们展示了这两种成分如何导致:(a)一个非常不对称的形状的边缘作为膜dewetts,(b)随着时间的推移,如$t^{-{1/2}}$的时间短于爬行时间(对于较大的时间,去湿速度达到一个恒定值)的去湿速度的减少。Damman,Baudelet和Reiter最近的实验[Phys. Rev. Lett. { \bf 91},216101(2003)]中描述的方法,然而,去湿速度的降低快得多。然后,我们展示了如何可以解释这一惊人的结果在膜中的残余应力的存在。
2005-02-17 cond-mat.soft
Entanglements in a Quiescent and Sheared Polymer Melt
对聚合物熔体进行了分子动力学模拟。在静止状态下,如果粒子接近纠缠,则每个粒子所支持的链间相互作用能长时间持续地取相对大的值。因此,如果相互作用在适当的时间间隔内平均,我们可以检测到纠缠约束产生的链上的活动点。如果施加快速剪切,这些活性区域随后变成弯曲成链的最终之字形。我们还表明,应力超调发生与发病的解纠缠。
2000-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft