Wall slip and flow of concentrated hard-sphere colloidal suspensions
我们提出了一个全面的研究的滑移和流动的浓缩胶体悬浮液使用锥板流变仪和同步共聚焦成像。在胶态玻璃体系中，对于光滑的非粘性壁，悬浮液的固体性质导致流变学从大应力下的Herschel-Bulkley（HB）整体流动行为转变为低应力下的宾汉样滑移行为，这对于足够的胶体壁吸引力或胶体级壁粗糙度是抑制的。可视化显示了滑动-剪切转变如何取决于间隙尺寸和两壁的边界条件，并且部分滑动在屈服应力以上持续存在。一个唯象模型，结合宾汉滑移定律和HB散装流量，充分考虑的行为。微观上，宾汉定律与壁处的薄（亚胶体）润滑层有关，从而引起滑移参数对颗粒尺寸和浓度的特性依赖性。我们将此与悬浮液的渗透压和屈服应力，并分析范德华相互作用的影响。对于最大的浓度，我们观察到屈服应力周围的非均匀流动，与最近的工作集中膏体剪切带。我们还描述了残余滑移在浓缩的液体悬浮液中，消失的屈服应力导致共存的（弱）滑移和散装剪切流的所有测量速率。
2012-01-20 cond-mat.soft
Shear zones and wall slip in the capillary flow of concentrated colloidal suspensions
我们的图像流动的一个几乎随机的紧密包装，硬球胶体悬浮液（一个“膏”）在一个正方形毛细管使用共聚焦显微镜。流动由中心的“塞子”组成，而剪切发生在邻近通道壁的局部，使人联想到屈服应力流体行为。然而，所观察到的缩放的速度分布与流速强烈对比屈服应力流体的预测。相反，速度剖面可以捕获的应力波动理论最初开发的干颗粒介质的斜槽流。我们验证了光滑和粗糙的边界条件下的这种行为。
2007-02-27 cond-mat.soft
The Impact of non-DLVO Forces on the Onset of Shear Thickening of Concentrated Electrically Stabilized Suspensions
本文揭示了作者以前发表的激活模型的扩展。当颗粒沿剪切悬浮液的压缩轴排列时，它们可以克服静电斥力并形成与剪切增稠相关的力链。基于渗流的考虑，允许估计力链对流动悬浮液的影响。它表明，类似于模式耦合模型，悬浮液变得不稳定之前，从激活模型评估的临界应力达到。该理论是只适用于不连续剪切增稠，和预测的结果进行了比较，从两个实验研究的无机氧化物的水悬浮液;在其中一个水合排斥和在其他疏水吸引力可以预期。结果表明，纳入非DLVO力大大提高预测的剪切增稠不稳定性。
2011-07-25 cond-mat.soft
The yielding of concentrated cohesive suspensions can be deformation rate dependent
浓缩的粘性悬浮液的屈服可以是变形速率依赖性的。其结果之一是，单个悬浮液可以以几种不同的方式存在，这取决于它是如何测试的，或者更一般地说，取决于它是如何流动的。我们已经看到各种各样的赫歇尔-巴尔克利流动，高度非单调的流动曲线和高度不稳定或混乱的产量，所有这些都在一个悬浮液中。在控制速率测试中，人们看到变形速率的系统效应。在受控压力测试中，事情更加微妙。尽管步进应力蠕变测试将引起可再现的行为，但任何试图通过例如以不适当的速率步进或扫描应力来确定流动曲线的尝试都可能导致高度不可再现的行为。
2014-10-08 cond-mat.soft
Modelling the evolution of flow-induced anisotropy of concentrated suspensions
本文通过修正Gillissen-Wilson本构模型并结合DEM模拟，建立了描述浓悬浮液在非稳态流动下各向异性力学响应演化的理论框架，提升了稳态和剪切旋转条件下的预测能力。
2025-06-05 cond-mat.soft
Ion size effects on the electric double layer of a spherical particle in a realistic salt-free concentrated suspension
已经推导出一种新的修正的Poisson-Boltzmann方程，该方程解释了对实际无盐浓缩悬浮液有效的离子的有限尺寸，扩展了为纯无盐悬浮液开发的形式[Roa等人，物理化学物理，2011，13，3960-3968]中描述的方法。这些真实的悬浮液包括水离解离子和大气二氧化碳污染产生的离子，以及颗粒释放到溶液中的附加抗衡离子。在粒子表面的电势将被计算为不同的离子尺寸，并与经典的Poisson-Boltzmann预测点样离子，作为粒子电荷和体积分数的函数进行比较。现实的预测是必不可少的，以实现一个更近的图片真正的无盐悬浮液，甚至更重要的是，当离子尺寸效应被纳入到双电层的描述。我们认为，这两个修正都必须考虑到开发新的现实电动力学模型时，肯定会有助于与低盐或现实无盐系统的实验比较。
2011-05-05 cond-mat.soft
Mechanical aging and non-linear rheology of concentrated colloidal suspensions: experimental facts and simple models
许多胶体系统在浓缩时表现出非常非牛顿的和固体状的行为，一个显著的特征是屈服应力的出现。在回顾了胶体颗粒之间相互作用的一些基础知识之后，我提出了一些在这些系统中常见的实验事实：老化和非线性流变学。一个简单的唯象模型，然后介绍，其中的局部状态的系统是由一个单一的标量参数，流动性。我继续在这些系统中的一些异构流的意见。这些笔记并不打算成为一个全面的评论，读者是直接为进一步阅读的参考
2003-03-20 cond-mat.soft
Electric double layer for spherical particles in salt-free concentrated suspensions including ion size effects
胶体颗粒周围的平衡双电层（EDL）决定了悬浮液在各种静态或交变外场下的响应。理想的无盐悬浮液是由带电的胶体颗粒和由带电机制释放的离子反电荷组成的。现有的宏观理论模型可以通过将不同的离子效应通常被忽略在以前的平均场方法，这是基于泊松-玻尔兹曼方程（PB）的改进。离子的有限尺寸的影响似乎是相当有前途的，因为它已被证明可以预测像电荷反转这样的现象，这已经超出了经典PB近似的范围。在这项工作中，我们数值计算得到的表面电势和周围的反离子浓度分布的带电粒子在一个浓缩的无盐悬浮液校正的有限大小的反离子。结果表明，在每个粒子的体积分数，特别是当一个区域的最接近的反离子的粒子表面被认为是中等到高的粒子电荷的这种修正的重要性。我们的结论是，有限的离子尺寸的考虑服从新的理论模型的发展，研究非平衡性质的浓缩胶体悬浮液，特别是无盐的小，高电荷粒子。
2011-02-17 cond-mat.soft
Short-time diffusion in concentrated bidisperse hard-sphere suspensions
基于Beenakker和Mazur的方法[Physica 120 A，388（1983）& 126 A，349（1984）]，用Stokesian动力学（SD）计算机模拟和胶体短时动力学的半解析理论方案研究了双分散布朗硬球悬浮液中的扩散。两种硬球悬浮在过阻尼粘性溶剂中，介导所有颗粒之间的突出的流体动力学相互作用。在一个全面的参数扫描，涵盖各种包装分数和悬浮液组成，我们采用数值精确的SD模拟计算的初始扩散松弛的密度调制在布朗时间尺度，量化的部分流体动力学函数。Beenakker和Mazur的$δγ$ -计划单分散悬浮液的修订版本被发现表现出令人惊讶的良好的准确性，当简单的重新缩放的法律被调用在其应用于混合物。因此，修改后的$δγ$计划预测流体动力学函数与我们的SD模拟结果非常吻合，从非常稀的限制高达高达$40\%$的包装分数的所有密度。
2014-10-31 cond-mat.soft
Shear thickening in concentrated suspensions: phenomenology, mechanisms, and relations to jamming
剪切增稠是一种非牛顿行为，其中剪切流体所需的应力随着剪切速率比线性增加得更快。许多颗粒的浓缩悬浮液表现出一种特别引人注目的形式，称为不连续剪切增稠（DST），其中应力随着剪切速率的增加而突然跳跃，并产生类似固体的行为。这种对施加的应力的反直觉反应的最著名的例子发生在玉米淀粉在水中的混合物中。在过去的几年里，这种剪切诱导的固体状行为与其他各种不寻常的流体现象一起，产生了相当大的兴趣，在物理学的密集包装悬浮液。本文讨论了剪切增稠体系的共同物理性质，描述剪切增稠的不同机理和模型，提出了这些机理的联系和推广，并提出了剪切增稠体系的一般相图。我们还讨论了最近的工作如何将剪切稠化的物理学与颗粒材料和堵塞系统的物理学联系起来。由于DST描述的模型，只需要简单的通用粒子之间的相互作用，我们概述了更广泛的背景下，其他集中的多粒子系统，如泡沫和乳液，并解释了为什么DST被限制到硬颗粒悬浮液的参数制度。最后，我们讨论了一些突出的问题和新出现的机会。
2013-07-01 cond-mat.soft
The rheology of concentrated suspensions of arbitrarily-shaped particles
我们提出了一个改进的有效介质理论，以获得在任意体积分数的颗粒悬浮液的粘度的浓度依赖性。原则上，我们的方法可以应用于任何颗粒形状，只要在稀释极限下的特性粘度是已知的，并且颗粒不会太长。该程序允许构建一个连续介质模型，其中粒子之间的相关性通过有效体积分数引入。我们已经使用球体、椭圆体、圆柱体、哑铃和其他复杂形状测试了该过程。在硬球形颗粒的情况下，我们的表达式大大改善了以前的模型，如广泛使用的Krieger-Doughnut关系。最终获得的表达式的粘度尺度与有效体积分数，并显示出显着的协议与实验和数值模拟在各种各样的情况。
2010-05-31 cond-mat.soft
Cooking crystalline candies and the ductile to brittle transition in concentrated suspensions
The University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Edinburgh Complex Fluids Partnership（爱丁堡复杂流体伙伴关系）
研究通过制作糖晶体与水-蛋白质-脂肪基质的糖果，揭示了非布朗悬浮液中塑性到脆性转变现象，发现固体体积分数增加导致材料从流体到塑性固体再到脆性固体的转变。
2026-05-07 cond-mat.soft
Dynamic Wetting by Concentrated Granular Suspensions
研究通过改变粒子间相互作用，探讨浓悬浮液中非牛顿流变学对接触线动态润湿的影响。
2025-12-27 cond-mat.soft
Correlations, mean-field limits, and transition to the concentrated regime in motile particle suspensions
本文通过大规模模拟研究游泳粒子悬浮体的集体行为，发现低浓度下符合平均场理论，高浓度下出现胞状流动和转动主导的新行为，揭示了稀平均场模型的局限。
2025-05-23 cond-mat.soft
Impact of polyelectrolyte adsorption on the rheology of concentrated Poly(N-Isopropylacrylamide) microgel suspensions
研究了三种水溶性聚电解质对浓缩PNIPAm微凝胶悬浮液流变性的影响，发现PE的电荷符号、浓度和疏水性在温度高于体积相变温度时显著改变凝胶网络强度，揭示了静电作用在热敏微凝胶中的关键调控作用。
2023-05-20 cond-mat.soft
Jamming, two-fluid behaviour and 'self-filtration' in concentrated particulate suspensions
本文研究了高体积分数$Φ$硬球胶体悬浮液在压力梯度作用下通过缩颈的流动。在颗粒尺寸依赖性极限$Φ_0$以上，直接显微镜观察表明在流动过程中发生堵塞和解除堵塞--流体转化为固体，反之亦然。我们表明，这样的堵塞流产生的胶体浓度减少$Φ_{x}$下游的收缩。我们提出，这种“自过滤”效应是系统的颗粒部分的堵塞和液体部分（即溶剂）通过堵塞的固体的孔的持续流动的组合的结果。因此，我们链接的概念，堵塞在胶体和颗粒介质与“双流体”的浓缩悬浮液流动的图片。根据Osborne Reynolds关于颗粒材料膨胀的原始实验，对结果进行了讨论。
2003-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dipolophoresis in concentrated suspensions of ideally polarizable spheres
利用大规模数值模拟方法，分析了在非线性电动现象影响下，理想极化球形颗粒在浓悬浮液中的动力学行为。粒子被假定为不携带净电荷，并被认为经历介电泳和诱导电荷电泳的组合，称为偶极电泳。已知混沌运动和由此产生的流体动力学扩散由诱导电荷电泳驱动，诱导电荷电泳主导介电电泳。高达体积分数$ϕ\approx 35\%$，颗粒动力学似乎是阻碍了排除体积与浓度的相互作用的大小的增加。然而，一个非平凡的悬浮液行为中观察到的集中制度，其中的流体动力学扩散率开始增加与体积分数在$ϕ\approx 35\%$达到局部最大值之前，然后急剧下降，接近随机紧密堆积。类似的非平凡的行为中观察到的流体动力学扩散的非平凡行为的体积分数周围的粒子速度和数量密度波动。我们解释这些非平凡的行为作为一个结果的粒子接触，这是相关的粒子配对的主导机制。根据接触的性质，颗粒接触被分为吸引和排斥两类，特别地，强排斥接触在$ϕ> 20\%$处变得占主导地位。此外，这种转变是可见的对分布函数，这也揭示了在集中制度的悬浮液微观结构的变化。看来，强大的和大规模的排斥接触，沿垂直于电场的方向，促进非平凡的悬浮液中观察到的集中制度的行为。
2019-07-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Linear and Nonlinear Viscoelasticity of Concentrated Thermoresponsive Microgel Suspensions
这是一个综合的实验和理论研究的动力学和流变性的自交联，轻微充电，温度响应性软聚（N-异丙基丙烯酰胺）（pNIPAM）微凝胶在很宽的浓度和温度范围内跨越急剧变化的粒度和分子间相互作用在较低的临界溶解温度（LCST）。粘弹性的显着，非单调的变化与温度，与独特的浓度依赖性在稠密的流体，玻璃，和软堵塞的状态。出于我们的实验观察，我们制定了一个极简模型的尺寸依赖性的一个单一的微凝胶颗粒和粒子间的相互作用的变化，从纯粹的排斥吸引加热时。使用微观平衡和随时间变化的统计力学理论，理论预测与实验测量的剪切模量进行定量比较。良好的协议被发现的非单调的温度行为，起源作为减少微凝胶包装分数和增加interparticle吸引力之间的竞争的结果。可测试的预测，如屈服应力和应变的非线性流变性能。据我们所知，这是第一次尝试以统一的方式定量了解跨越广泛的温度和浓度范围的致密的温度响应性微凝胶悬浮液的粘弹性。
2021-03-03 cond-mat.soft
Correlated particle dynamics in concentrated quasi-two-dimensional suspensions
本文从理论和实验两方面研究了悬浮液浓度对悬浮液中颗粒横向运动的影响。尽管相关性的范围很大（随着粒子间距离r的增大而衰减为1/r^2），但浓度效应只存在于粒子间距离较短的情况下，在这种情况下，静态对相关性是不均匀的。这是在鲜明的对比与流体动力学筛选存在于无约束悬浮液中的效果，其中增加的浓度改变的大距离相关的前因子。
2005-11-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Rheology of concentrated suspension of fibers with load dependent friction coefficient
本研究通过直接数值模拟，发现接触应力和载荷相关摩擦主导浓缩柔性纤维悬浮液粘度，且堵塞体积分数随长径比和粗糙度增加而降低。
2025-01-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Near-Wall Dynamics of Concentrated Hard-Sphere Suspensions: Comparison of Evanescent Wave DLS Experiments, Virial Approximation and Simulations
在这篇文章中，我们报告的近壁动力学的悬浮胶体硬球在很宽的体积分数范围内的研究。我们提出了一个彻底的比较实验数据与预测的基础上的维里近似和模拟结果。我们发现，维里方法描述的实验数据合理以及高达体积分数的$ϕ=0.25$，这为我们提供了一个快速和廉价的工具，用于分析和预测的倏逝波DLS数据。在此基础上，我们提出了一种新的方法来评估近壁自扩散在高密度。在这里，我们定性地证实了早期的结果[Michailidou等人，物理学评论快报，2009，102，068302]，这表明与体动力学相比，多颗粒流体动力学相互作用由于壁的存在而以增加的体积分数减小。除了这一发现，我们表明，这种减少是不同的粒子运动正常和平行的墙壁。
2015-07-02 cond-mat.soft
Electric double layer of colloidal particles in salt-free concentrated suspensions including non-uniform size effects and orientational ordering of water dipoles
悬浮液在各种静态或交变外场下的响应强烈地依赖于悬浮液中胶体颗粒周围的平衡双电层。无盐悬浮液的理论模型可以通过将非均匀尺寸效应和水偶极子的取向排序忽略在以前的平均场方法，这是基于泊松-玻尔兹曼方法。我们的模型包括非均匀的尺寸效应和水偶极子的取向有序似乎有相当有前途的效果，因为该模型可以预测的现象，如一个沉重的下降，相对介电常数的悬浮液和反分层附近的高电荷胶体颗粒。在这项工作中，我们数值计算得到的电势，反离子浓度和相对介电常数周围的带电粒子在浓缩无盐悬浮液校正的非均匀尺寸效应和取向有序的水偶极子。结果表明，这种修正的价值，中等到高的粒子电荷在每一个粒子的体积分数。我们的结论是，非均匀的尺寸效应和取向有序的水偶极子是必要的新的理论模型的发展，研究在浓胶体悬浮液中的非平衡特性。
2022-02-10 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Viscoelasticity and shear flow of concentrated, non-crystallizing colloidal suspensions: Comparison with Mode-Coupling Theory
我们提出了一个全面的流变学研究的热敏颗粒分散在水中的悬浮液。这些颗粒的体积分数可以通过系统的温度以连续的方式调节。由于颗粒的有限多分散性（标准偏差：17%），结晶被抑制并且没有流体-晶体转变介入。因此，在线性粘弹性状态下的模量$G'$和$G"$以及流动曲线（剪切应力$σ(\dotγ)$作为剪切速率$\dotγ$的函数）可以在流体区域中直到玻璃化转变附近测量。此外，可以在8个数量级的剪切速率范围内获得流动曲线，而可以测量跨越9个数量级的$G'$和$G"$。特别强调精确测量到最小的剪切速率/频率。它表明，模式耦合理论广义的集成通过瞬态框架提供了一个完整的描述的流动曲线，以及与一组定义良好的参数的浓悬浮液的粘弹性行为。
2008-10-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Rotational and translational self-diffusion in concentrated suspensions of permeable particles
在我们最近的工作中，均匀多孔胶体球与排除体积相互作用的浓悬浮液，各种短期的动力学性质进行了计算，除了旋转自扩散系数。本文件包括了这一缺失的数量。采用精确的水动力多极模拟方法，计算了可渗透颗粒浓悬浮液的旋转自扩散系数。结果是颗粒体积分数高达45%，并为广泛的渗透率值。从模拟结果和早期的一阶维里系数的结果，我们发现，可渗透的球体的旋转自扩散系数可以缩放到相应的系数相同大小的不可渗透的颗粒。我们还表明，类似的缩放适用于平移自扩散系数考虑较早。从标度关系出发，得到了浓缩体系中转动和平动自扩散系数的精确解析近似，这对可渗透粒子扩散的实验分析是有用的。对可渗透颗粒旋转扩散的模拟结果表明，旋转自扩散系数与高频粘性之间的广义Stokes-Einstein-Debye关系并不成立。
2011-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Dynamic clustering and re-dispersion in concentrated colloid-active gel composites
本文用计算机模拟方法研究了胶体颗粒在活性凝胶中的准二维浓悬浮动力学。值得注意的是，我们发现，即使在没有任何优先锚定的活性纳米导向剂在颗粒表面的活性诱导胶体的动态聚类。当存在这样的锚定时，主动应力反而与弹性力竞争，并重新分散在被动胶体-液晶复合物中观察到的聚集体。我们的准二维“逆”分散体的被动颗粒在主动流体（相对于更常见的“直接”悬浮液的被动流体中的主动颗粒）提供了一个有前途的路线走向新的软材料的自组装。
2019-10-10 cond-mat.soft
The non-monotonic shear-thinning flow of two strongly cohesive concentrated suspensions
本文描述了两种具有高度非单调流动曲线的浓强粘性矿物悬浮液在简单剪切中的行为。采用两种流变测试模式，控制应力和控制剪切速率。在受控应力模式中，材料显示出高于屈服应力的失控流动，对于其中一种悬浮液，屈服应力的值显著变化，并且从一次运行到下一次运行似乎是随机的，使得向上流动曲线似乎是非常不可再现的。然而，下降曲线不是，因为在受控速率模式下获得的曲线也不是，在受控上升应力下观察到失控流动的区域中，该曲线被证明是三值的。对于第一种悬浮液，总应力可以分解为三个部分，以一个很好的近似值：一个与塑性粘度成比例的粘性分量，一个恒定的均衡贡献，和第三个剪切速率相关的贡献与颗粒网络，随着剪切速率的增加而降低提高到-7/10次方。在第二悬浮液的情况下，应力可以沿着类似的线分解，虽然固相应力的应变率软化被发现是对数和不可约的均衡应力是小的。的流动曲线进行了讨论，在最近的模拟，他们符合一个非常简单的，但一般的规则，在粘性悬浮液和乳液的非单调行为，即它是由应变率软化的固相应力。
2014-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Charge fluctuations in charge regulated systems: dependence on statistical ensemble
本文研究浓悬浮液中纳米颗粒电荷涨落对统计系综的依赖性，发现系综选择不影响平均电荷但显著改变涨落幅度，并影响 Kirkwood-Shumaker 涨落诱导力，强调应根据实验条件选择合适系综。
2023-05-16 cond-mat.soft
Deformation upon impact of a concentrated suspension drop
我们研究了板和一滴非胶体固体颗粒悬浮在牛顿液体中的影响，特别注意的情况下，当颗粒的体积分数，$ϕ$，是接近-甚至超过-的临界体积分数，$ϕ_c$，在该悬浮液的稳定有效粘度发散。我们使用特定的浓度方案以及准确测定每滴的$ϕ$，并测量不同液体粘度、冲击速度和颗粒尺寸的变形$β$。在低体积分数下，发现$β$密切遵循有效的牛顿行为，我们通过记录高粘度牛顿液滴的低变形极限和表征我们悬浮液的有效剪切粘度来确定。相比之下，尽管有效牛顿方法预测$β$在$ϕ_c$处消失，但对于$ϕ>ϕ_c$观察到有限变形。这种有限变形仍然由悬浮液粘度控制，并随着颗粒尺寸的增加而增加，这表明颗粒相的粘性是接近和高于$ϕ_c$的耗散过程的关键因素。
2020-03-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Void structure and cage dynamics in concentrated suspensions
我们分析了模拟高浓度硬球胶体悬浮液的结构和动力学的计算的基础上的空隙空间。我们表明，远程，一个量测量的规模的空间，是有用的，在研究结晶，因为有序的粒子涉及的变化方式空的空间分布。远程计算还允许系统分解成介观邻居集：在这些邻居集的平均远程和局部体积分数的统计数据显示，核形成在局部较高的浓度，即成核涉及增加系统的异质性。充分结晶的结果在转换的邻居集平均距离分布的指数形式。在邻居集的局部体积分数的时间波动揭示了显着的细节的动态，包括突然膨胀和压缩的局部区域：导致更清晰的图像的物理组成部分的“笼”动态的胶体玻璃。
2005-11-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Persistence of Coffee-Ring Deposits in Concentrated Suspensions of Anisotropic Colloids
Department of Physics, Brandeis University（布兰迪斯大学物理系）；Department of Physics and Astronomy, Northwestern University（西北大学物理与天文学系）；Applied Mathematics and Statistics, Colorado School of Mines（科罗拉多矿业大学应用数学与统计学系）
研究发现咖啡环形成受颗粒沉降速度与蒸发界面速度比控制，而非颗粒各向异性，为抑制不均匀沉积提供新见解。
2026-04-23 cond-mat.soft
Non-monotonic Rheology and Stress Heterogeneity in confined Granular suspensions
该研究系统探究边界约束对稠密颗粒悬浮液剪切增稠流变的影响，发现高受限条件下的非单调流动曲线，结合原位应力观测揭示其与应力非均质性的关联，为调控悬浮液流变特性提供了新思路。
2024-05-29 cond-mat.soft
On the absence of structure factors in concentrated colloidal suspensions and nanocomposites
本文通过逆向蒙特卡罗模拟研究了浓缩聚合物纳米复合材料中结构因子缺失（S(q)=1）的现象，发现高浓度下仅高多分散性可实现此状态，且吸引力相互作用与多分散性的结合使体系达到几乎“无结构”状态。
2023-10-23 cond-mat.soft
Granular front formation in free-surface flow of concentrated suspensions
颗粒锋是一种常见的现象，但无法解释出现在重力驱动的自由表面流动的浓悬浮液。它们通常被认为是流体对流与颗粒尺寸偏析相结合的结果。然而，由均匀尺寸的颗粒组成的悬浮液也会形成颗粒前沿。在一个大的旋转鼓内，产生一个静止的再循环雪崩。流动材料是从高岭土-水分散体获得的粘塑性流体与比流体更致密的球形陶瓷颗粒的混合物。目标是模拟许多常见的颗粒流体材料的组成，如新鲜混凝土或泥石流。在这些材料中，颗粒相和流体相由于颗粒沉降而具有分离的自然趋势。然而，通过由滚筒的旋转引起的剪切，诱导相的重组，导致颗粒前沿的形成。通过调整材料属性和滚筒速度，可以控制这种现象。该设置在数值环境中重现，其中流体通过格子玻尔兹曼方法求解，粒子使用离散单元方法明确表示。模拟证实了实验的结果，并提供了内部机制的见解。比较颗粒沉降的时间尺度与颗粒回流的时间尺度，定义了一个无量纲数，并发现它在预测颗粒前沿的形成方面是有效的。
2015-02-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effective charges and virial pressure of concentrated macroion solutions
胶体悬浮液的稳定性在各种各样的过程中是至关重要的，包括光子材料和生物组装支架的制造。悬浮带电胶体的电解质的离子强度被广泛用于控制胶体悬浮液的物理性质。广泛使用的两体Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）方法可以定量分析胶体颗粒之间的有效静电力。DLVO将包围颗粒的离子双层与它们的有效静电排斥联系起来。然而，双电层在高宏离子体积分数下是扭曲的。因此，DLVO不能描述浓悬浮液中出现的多体效应。我们发现，这个问题可以在很大程度上解决，通过确定有效的点电荷的宏离子使用细胞理论。这种外推点电荷（EPC）方法以一致的方式分配有效点电荷，考虑到在任何浓度下高电荷大离子的排除体积，从而自然地在无盐和添加盐条件下都占高体积分数。我们提供了一个有效的对势的解析表达式，并验证EPC方法通过比较分子动力学模拟的大离子和单价微离子，通过库仑势相互作用的大离子通过衍生的EPC有效电位相互作用的模拟。模拟再现了大离子-大离子空间相关性和用EPC模型得到的维里压力。我们的研究结果提供了一条路线，涉及物理性质，如压力系统的屏蔽库仑粒子的实验测量。
2015-07-15 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
Particle-scale modeling of the drying characteristics of colloidal suspensions
本研究构建颗粒尺度模型，结合朗之万动力学模拟与渗透阻力评估，揭示颗粒间吸引性相互作用形成聚集体可抑制干燥速率下降，为预测和控制胶体悬浮液干燥特性提供途径。
2022-01-31 cond-mat.soft
Viscoelastic properties and flow instabilities of aqueous suspensions of cellulosic fibers
浓缩的木质纤维素生物质悬浮液的加工通常涉及将纤维素转化成糖和将糖转化成乙醇。生物质通常经过预处理（即通过粉碎，蒸汽爆破等）。以形成细纤维素纤维，所述细纤维素纤维将被分散到水相中用于进一步处理。所得纤维素悬浮液需要加压并泵入和泵出各种加工容器，而不允许产生通常与分层相关的流动不稳定性，即，纤维素生物质与水相的分离。在此，证明了以0.5wt%的相对低的浓度使用胶凝剂羟丙基瓜尔胶（HPG）显著影响纤维素悬浮液的粘弹性材料功能的发展，并改善了纤维素纤维在水相中的分散混合。这导致流动不稳定性和相关的分层效应的减少，这是无处不在的观察过程中的纤维素悬浮液的加压Poietille和压缩挤压流。
2019-03-18 cond-mat.soft
Concentrated suspensions of Brownian beads in water: dynamic heterogeneities trough a simple experimental technique
布朗硬球在水中的浓悬浮液是理解软材料和过冷分子液体的玻璃态动力学的一个缩影。从实验的角度来看，这样的系统特别适合于容易地执行粒子跟踪，因此，是新的光学技术的基准，适用于初级粒子不能解决。微分方差分析（DVA）是这样一种新的技术，大大简化了表征的结构松弛过程的软玻璃材料，因为它是直接适用于数字图像序列的样品。DVA不仅成功地监测了平均动态，而且还监测了其时空波动，称为动态不均匀性。在这项工作中，我们研究了布朗珠在水中的稠密悬浮液的动力学，通过数字视频显微镜成像，通过使用DVA和单粒子跟踪。我们专注于两个常用的签名的动态异质性：动态磁化率，$χ_4$，和非高斯参数，$α_2$。通过直接比较这两个量，我们能够突出相同点和不同点。我们确认，$χ_4$和$α_2$提供定性相似的信息，但我们发现定量差异的缩放接近玻璃化转变的特征时间和长度尺度。
2019-04-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal suspensions of C-particles: Entanglement, percolation and microrheology
我们利用布朗动力学的计算机模拟和理论探讨了由C形颗粒组成的浓胶体悬浮液的结构和动力学行为。特别是，我们专注于附近的粒子之间的纠缠过程几乎封闭的C-形状与一个小的开角。随着粒子浓度和张开角的增大，纠缠粒子团存在一个渗流相变，表现出经典的标度特性。在一个广泛的密度范围内低于逾渗阈值，我们发现一个拉伸的指数函数的纠缠过程的动力学解相关。最后，我们研究了一个典型的微观流变学的设置，通过拖动一个单一的标记颗粒以恒定的速度通过悬浮液。我们测量与这个标记粒子相连并被其拖动的星系团。与唯象理论相一致，拖曳团簇的大小取决于拖曳方向，并随拖曳速度显著增加。
2016-02-17 cond-mat.soft
S-Shaped Flow Curves of Shear Thickening Suspensions: Direct Observation of Frictional Rheology
研究了简单球形颗粒浓悬浮液的流变行为。在受控应力下，该系统表现出S形流动曲线（应力与剪切速率），在低粘度牛顿制度和剪切增稠制度之间具有负斜率。在控制剪切速率下，观察到两种状态之间的不连续转变。用一种新的荧光探针进行的应力可视化实验表明，摩擦是剪切增稠的起源。应力可视化显示，如果施加介于高应力分支和低应力分支之间的应力，则系统中的应力保持均匀（无剪切带）。S形剪切增稠则是由于在增加应力时颗粒之间摩擦力网络的不连续形成。
2015-06-03 cond-mat.soft
Destabilization and phase separation of particle suspensions in emulsions
屈服应力流体在工业应用中被广泛用于捕获致密固体颗粒，可以使用浓乳液作为模型流体来研究。我们在实验中表明，颗粒沉降在乳液中不能预测的经典标准嵌入在屈服应力流体中的球体。发生相分离过程，其中形成液体层，并且通过乳液排水增强颗粒沉降。此外，乳液排水可以通过嵌入乳液中的颗粒的量来阻止或增强。开发了一个最小数学模型并在数值模拟中求解，以描述存在颗粒时的乳液排水，该模型与实验稳定性图和沉降动力学进行了比较。
2020-10-15 cond-mat.soft
Structure and rheology of suspensions of spherical strain-hardening capsules
我们研究了加工硬化球形胶囊的流变学，从稀到浓的制度下的约束剪切流，使用三维数值模拟。我们考虑了毛细管数、体积分数和膜不可伸展性对颗粒变形和有效悬浮粘度以及悬浮液法向应力差的影响。悬浮液显示剪切稀化行为，这是软颗粒如乳液液滴、囊泡、应变软化胶囊和红细胞的特征。我们发现，膜的不可伸展性对流变性起着重要的作用，几乎可以抑制剪切变稀。对于浓悬浮液的膜的不可扩展性上的正常应力差的非单调依赖性被观察到，反映了类似的行为的颗粒形状。相反，有效悬浮液粘度增长并最终饱和，达到非常大的不可扩展性，接近固体颗粒极限。从本质上讲，我们的研究结果表明，加工硬化胶囊共享的流变学特性取决于面积膨胀剪切弹性模量的比例与软颗粒和固体颗粒。此外，悬浮液粘度表现出一个普遍的行为，由毛细管数和膜的不可扩展性所定义的参数空间，当引入颗粒的几何形状的变化在稳态的体积分数的定义。
2020-11-06 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
The zero-shear-rate limiting rheological behaviors of ideally conductive particles suspended in concentrated dispersions under an electric field
采用大规模数值模拟方法研究了理想导电颗粒悬浮液在电场中的流变行为。在电场的作用下，颗粒发生非线性电动现象，称为介电电泳，它是介电电泳和诱导电荷电泳的结合。对于理想的导电颗粒，悬浮液的动力学主要由诱导电荷电泳控制。为了表征悬浮液的流变特性，颗粒应力张量和颗粒压力的体积分数的范围内计算几乎随机紧密堆积。颗粒法向应力和颗粒压力表现出非单调的体积分数，特别是在集中制度。特别是，颗粒压力是积极的体积分数高达30\%，之后它变成负的，表明颗粒压力的性质的变化。并对用对分布函数和悬浮熵表示的微观结构进行了评价。可见的变化，在当地的微观结构似乎与非单调变化的颗粒法向应力和颗粒压力。这些非单调行为也与我们最近的研究中观察到的粒子配对动力学的主导机制的变化相关[Mirfendereski \& Park，J. Fluid Mech. \textbf{875}，R3（2019）]。最后，研究了约束对颗粒应力和颗粒压力的影响。据发现，颗粒压力的性质变化非常迅速，在高体积分数的限制水平的增加。这项研究应激励控制策略，充分利用这种悬浮系统的流变操纵的压力的不同变化的性质。
2020-11-06 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Interfacial undercooling in the solidification of colloidal suspensions-analyses with quantitative measurements
界面过冷度对胶体悬浮液凝固过程中微观斑图形成有重要影响。胶体悬浮液冷冻过程中存在两种界面过冷现象，即溶剂中添加剂引起的溶质过冷和颗粒引起的颗粒过冷。然而，定量识别冷冻胶体悬浮液的界面过冷度仍然缺乏，它仍然是未知的过冷度是占主导地位的。界面过冷度的揭示与冰模板多孔材料的设计密切相关。通过定量的实验测量，我们发现界面过冷度主要来自于溶剂中添加剂引起的SCS，而PCS可以忽略不计。这一发现意味着PCS理论不是胶体悬浮液固化中图案化的基本物理机制。而冰模板法中的图案可以通过调节添加剂来有效控制。
2016-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Characterization of active matter in dense suspensions with heterodyne laser Doppler velocimetry
我们提出了一种新的方法来表征活性物质在稀悬浮液中以及在拥挤的环境中的性质和性能。我们使用超外差激光多普勒测速仪（SH-LDV）来研究在紫外光照射下移动的催化活性Janus粒子的大集合。SH-LDV有助于无模型确定游泳速度和方向，具有出色的整体平均。此外，我们还获得了催化活性分布的信息。此外，SH-LDV操作远离墙壁，并允许一个容易的多次散射贡献的校正。因此，它允许研究游泳者的浓缩悬浮液或游泳者在被动颗粒拥挤的环境中主动推进的系统。我们展示了一些选定的例子的方法的多功能性和范围。我们预计，SH-LDV补充既定的方法，并铺平了道路，在以前无法访问的边界条件下的系统测量。
2020-05-28 cond-mat.soft
Effective viscosity of microswimmer suspensions
测量定量和宏观参数以估计大量游动生物细胞的整体运动性是一个挑战。已经进行了关于活性悬浮液流变学的实验。活的单细胞能动微藻（\textit{Chlamydomonas Reinhardtii}）的剪切悬浮液的有效粘度远大于含有相同体积分数的死细胞的悬浮液，并且悬浮液显示剪切稀化行为。我们将这些宏观测量流动下的单个游泳细胞的方向，并讨论我们的结果在几个现有的模型。
2010-01-26 cond-mat.soft
Drop impact of shear thickening liquids
实验研究了浓非布朗悬浮液（玉米淀粉和聚苯乙烯球）液滴在固体表面上的撞击。这种剪切增稠液体的液滴的扩展动力学和最大变形与牛顿液滴的冲击有明显的不同。一个特别引人注目的观察结果是，最大变形与液滴速度无关，并且变形在冲击阶段突然停止。这两个观察结果都是由于剪切增稠的流变性的悬浮液，从理论上解释从之间的平衡的动能和粘性耗散能，我们建立了一个缩放关系之间的最大变形和浓缩悬浮液的流变参数。
2013-06-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rheology of a concentrated suspension of spherical squirmers: monolayer in simple shear flow
一个集中的，垂直单层相同的球形蠕动，这可能是底部重，并受到线性剪切流，模拟计算两种不同的方法：斯托克斯动力学，和润滑理论为基础的方法。惯性可以忽略不计。目的是计算有效剪切粘度，并且在可能的情况下，计算法向应力差作为球体面积分数$ϕ$、蠕动参数$β$的函数（与蠕动者的主动应力波与其游动速度的比率成比例），游动速度与剪切流的典型速度的比率$Sq$，底部重度参数$G_{bh}$，剪切流与水平线形成的角度$α$，以及两个参数，这两个参数定义了在计算上需要的排斥力，以防止当它们的距离小于临界值$εa$时蠕动体重叠，其中$ε$非常小，而$a$是球体半径。斯托克斯动力学方法允许计算$ϕ$值至$0.75$值的流变学量;润滑理论方法可用于计算$ϕ> 0.5$。这项工作的一个主要发现是，尽管有非常不同的假设，两种方法的计算给出重叠的结果作为$ϕ$的函数的粘度范围$0.5 < ϕ< 0.75$。这表明，润滑理论，仅基于近场相互作用，包含了大部分相关的物理，并考虑到更远的粒子比最近的相互作用是不必要的描述占主导地位的物理。
2020-04-29 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Trypanosome motility in blood and particle suspensions
Institute for Advanced Simulation, Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心先进模拟研究所）；Julius-Maximilians-Universität of Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）
本研究结合数值模拟与体外实验，揭示高浓度颗粒悬浮液可通过增大鞭毛摩擦各向异性增强锥虫推进力，为理解锥虫血流运动及其他微游泳生物运动提供了新机制。
2026-09-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
Discontinuous shear-thickening in Brownian suspensions
稠密悬浮液中的不连续剪切增稠自然地出现在接近堵塞的非布朗体系中，由剪切流引起的摩擦力的激活。然而，这种物理图像是不完整的，因为大多数实验研究的是受到热波动影响的软胶体颗粒。为了解释胶体悬浮液中的不连续剪切增稠，我们使用计算机模拟来提供非热干扰，摩擦力，热运动，颗粒柔软度和剪切流之间的竞争的完整描述。我们有意忽略流体力学、静电学、润滑和惯性，但仍然可以获得与实验结果定量一致的结果。特别是，剪切增稠对应于无摩擦和摩擦堵塞制度之间的交叉，这是由热波动和颗粒柔软度控制，并发生在一个柔软度依赖Péclet数。我们还探讨了恒压实验的结果，并严格讨论了“S形”流动曲线的出现报告。我们的工作提供了最小的成分，定量解释了大量的实验工作不连续剪切增稠的胶体悬浮液。
2018-07-26 cond-mat.soft
Suspensions of small ultra-soft colloids remain liquids in overcrowded conditions
本研究通过散射与流变学实验发现，超软胶体悬浮液因高可压缩性，在过度拥挤条件下仍无动态停滞且粘度不发散，保持液态。
2025-08-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Shear thickening in granular suspensions: inter-particle friction and dynamically correlated clusters
我们考虑非布朗摩擦颗粒的浓悬浮液的剪切流变学。我们的研究的关键结果是出现了一个明显的剪切增稠制度，无摩擦的颗粒通常会经历剪切稀化。我们澄清，在我们的模拟剪切增稠是由于增强能量耗散通过摩擦颗粒间的力量。此外，我们的证据形成的动态相关的颗粒簇的大小$ξ$，这有助于通过增加\emph{viscous}耗散的剪切增稠。标度参数给出了$η\sim ξ^2$，它与数据非常吻合。
2013-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Implementation note on a minimal hybrid lubrication/granular dynamics model for dense suspensions
描述和总结了近年来发展起来的过阻尼线性流中稠密颗粒悬浮模拟方法中出现的一类极小数值模型。主要成分包括（i）框架不变，短程润滑模型的球形颗粒，和（ii）软核，粘/滑摩擦接触模型时，颗粒重叠激活。我们实现了一个版本的模型，使用修改后的速度Verlet算法，明确解决了$N$体动力系统中的$\mathcal{O}(cN)$操作，其中$c$是一个内核常数取决于粒子相互作用的截止。实施验证对文献结果的干扰过渡和剪切增稠悬浮液从40%到64%的体积分数。潜在的战略，以扩大目前的方法，非球形颗粒也建议非常集中的悬浮液。
2020-05-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Aggregates relaxation in a jamming colloidal suspension after shear cessation
本文用斑点可见度光谱法研究了剪切增稠浓胶体悬浮液中可逆聚集体的形成。Dixon和D.J.Durian，Phys.Rev.Lett. 90，184302（2003）]。在堵塞状态下观察到颗粒聚集体的形成，并且监测剪切停止后它们的松弛作为所施加的剪切应力的函数。当施加较大的应力时，聚集体的松弛时间增加。已经提出了几种现象来解释这种行为：增加的聚集体尺寸和体积分数，或更紧密的聚集体中的颗粒的包装。
2005-12-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
