Generic phases of cross-linked active gels: Relaxation, Oscillation and Contractility
我们研究分析和数值计算的一个通用的连续模型的各向同性的活性固体与非平衡的“积极”的机械化学反应所产生的内部应力。我们的分析表明，凝胶可以通过三类动力学状态，通过增加电机活动：一个恒定的无应变状态的均匀密度，一个状态的局部密度表现出持续的振荡，和一个稳定的状态，这是自发收缩，具有均匀的平均密度。
2011-10-12 cond-mat.soft q-bio.SC
Relaxation functions and dynamical heterogeneities in a model of chemical gel interfering with glass transition
我们研究了一个模型中的非均相动力学，其中化学凝胶化和玻璃化转变相互作用，重点是动力学的敏感性。两个独立的机制给提高的相关性，这是表现在动力学磁化率：一个是有关的永久团簇的存在下，而另一个是由于增加的颗粒拥挤的玻璃化转变的做法。这两种机制的叠加产生了各种不同的行为。我们表明，这两种机制可以解除纠缠考虑波矢依赖的动力学磁化率。
2017-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Evolution of Linear Viscoelasticity across the Critical Gelation Transition
Indian Institute of Technology Kanpur（印度坎普尔理工学院）
本文发展了线性黏弹性在溶-凝胶转变中演变的理论框架，推导了松弛模量和动态模量的通用表达式，并揭示了动态模量及其导数在临界凝胶点的连续性要求，从而推导出超尺度关系和临界松弛指数的下界。
2026-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Computer Simulation Study of the Phase Behavior and Structural Relaxation in a Gel-Former Modeled by Three Body Interactions
我们报告了一个模型的凝胶形成通过修改硅的Stillinger-Weber势的三体相互作用得到的计算机模拟研究。这种改性降低了平均配位数，从而使液-气相共存曲线向低密度移动，从而促进了凝胶的形成而没有相分离。在低温和低密度下，该体系的结构特征在于存在由少量的三个在随机位置的配位结相互连接的长线性链。在小的波矢的静态结构因子示出了对温度的非单调依赖性，这是由于粒子的渗滤过渡和所形成的链的硬化之间的竞争的行为。我们详细比较了从分子动力学得到的系统的弛豫动力学与从Monte Carlo动力学得到的。我们发现键关联函数在较低的温度和密度下呈现指数拉伸行为，而在低温下呈现指数弛豫。键的寿命表现出阿耳忒弥斯行为，独立的微观动力学。对于分子动力学在低温下，均方位移和（相干和非相干）中间散射函数显示在中间时间的动态弹道字符，我们表明，这导致压缩指数松弛。对于蒙特卡罗动力学，我们总是发现一个指数或拉伸指数松弛。因此，我们得出结论，在实验中观察到的压缩指数弛豫是由于非平衡动力学。
2011-01-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
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
Gel-Sol Transition of Thermoresponsive Poly(vinyl alcohol) Solution: Validation of the Universal Critical Scaling Relations
当经历凝胶化转变时，材料通过称为临界凝胶状态的独特状态。在这个临界凝胶状态附近，粘度，平衡模量和弛豫时间如何演变相关的标度关系，其普遍性已被验证的材料进行溶胶到凝胶的转变。在这项工作中，我们扩展了这种方法的凝胶溶胶转变的温度响应性聚合物系统的水性聚乙烯醇（PVOH）凝胶，通过临界状态时，温度升高。我们观察到，在附近的临界凝胶状态，平衡模量和粘度表现出幂律依赖于归一化温度的相对距离从临界状态。此外，在凝胶和溶胶状态的弛豫时间显示出对称的幂律发散附近的临界状态。在临界凝胶-溶胶过渡态计算的相应的临界幂律指数和动态临界指数验证了标度和超标度关系最初提出的临界溶胶-凝胶转变非常好。值得注意的是，在不同温度下的频率上的复数粘度的依赖性显示了一个全面的主曲线，而不管温度斜坡率独立地在凝胶和溶胶状态。这一观察结果表明弛豫时间谱的形状如何与温度以及斜坡速率无关。由于溶胶到凝胶以及凝胶到溶胶的转变是彼此相反的，在这项工作中验证的标度关系的适用性表明更广泛的对称性与结构如何演变的临界状态周围的方向无关。
2022-11-25 cond-mat.soft
New insight into kinetics behavor of the structural formation process in Agar gelation
利用自制的扭转共振器，对凝胶化琼脂水溶液中结构形成过程的动力学和弛豫进行了时间分辨实验研究。该研究基于对琼脂浓度为0.75%、1.0%和2.0% w/w的三种自然冷却溶液的测量。结果表明，根据结构发育速率（SDR）随时间/温度的变化规律，自然冷却琼脂凝胶化过程可分为溶胶阶段（第一阶段）、凝胶区阶段（第二阶段）和凝胶阶段（第三阶段）。在第二阶段和第三阶段观察到SDR的一个有趣的波动衰减行为，表明多重弛豫过程的总和，并通过一个多阶类高斯方程很好地描述：更有趣的是，在第二阶段和第三阶段的Wn拟合值的温度依赖性被发现遵循不同的Arkenius定律，具有不同的活化能EaII= 39-74 KJ/mol和EaIII~7.0 KJ/mol。这两种不同的类Arrhenius行为分别表明，第二阶段的分散体是由于琼脂分子自组装的松弛或凝胶化过程中连接区的生长，其中氢键相互作用的形成或分裂起着重要作用;并且第III阶段中的分散体归因于从各种尺寸域释放的水的松弛动力学，所述尺寸域接近于脱水收缩过程中的水。
2011-07-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
On the normal modes of weak colloidal gels
本文研究了弱胶体凝胶的简正模和弛豫速率，并采用不同的胶体间流体动力学相互作用模型进行了计算。本征谱计算自由排水，Rotne-Prager-Yamakawa和加速Stokesian动力学近似的水动力迁移率在正常模式分析的谐波网络代表的凝胶。的正常模式的空间结构表明，集体和能量耗散在凝胶中的措施从根本上改变了远程流体动力学相互作用，而流体动力润滑只影响短波长模式的弛豫速率。考虑长程流体动力相互作用的模型显示出每个正常模式的微观弛豫率，$λ$按$λ\sim l^{-2}$缩放，其中$l$是模式的空间相关长度。对于自由排放近似值$λ\sim l^γ$，其中随着$ϕ$的增加，$γ$在3和2之间变化。一个简单的唯象模型的内弹性响应正常模式波动的发展，这表明，远程流体动力学相互作用发挥了核心作用的凝胶网络的粘弹性。动态模拟表明，由随时间变化的剪切模量测量的应力衰减匹配的正常模式的预测和唯象模型。类似于高分子物理中的Zimm模型，我们的研究结果表明，长程流体动力学相互作用在决定弱胶体凝胶的微观动力学和宏观性质中起着至关重要的作用。
2017-02-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Activity-Induced Structural and Dynamical Heterogeneity in Colloidal Gels
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
本研究通过大规模布朗动力学模拟探究活性胶体凝胶的结构与动力学异质性，明确活性参数对凝胶网络的影响，发现有效温度框架可描述其动力学异质性，揭示结构有序性在调控该异质性中的关键作用。
2026-11-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal gelation and non-ergodicity transitions
在结构弛豫的模式耦合理论（MCT）框架内，研究了具有强短程吸引力的胶体颗粒稀悬浮体系中非遍历性相变的机制和性质。结果建立在维里膨胀的颗粒与硬核和相互作用，通过一个有吸引力的方阱势，并讨论了它们的相关性胶体凝胶化。
1999-12-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Interplay between shear loading and structural aging in a physical gel
我们表明，明胶凝胶的机械松弛的老化表现出相同的缩放现象的聚合物和胶体玻璃。此外，已知明胶表现出对数结构老化（硬化）。我们发现压力加速了这一过程。然而，这种影响绝对不能简化为相对于自然老化的单纯年龄变化。我们认为，这是可解释的弹性辅助小学（线圈$\to$螺旋）的本地事件，其动态逐渐放缓，随着年龄的增长几何挫折。
2009-05-12 cond-mat.soft
Ultraslow dynamics and stress relaxation in the aging of a soft glassy system
我们使用线性流变学和多散斑动态光散射（MDLS）来研究由多层囊泡组成的凝胶的老化。光散射数据表明，通过一个不寻常的超低速弹道运动的凝胶重排。对于流变学和MDLS，观察到随样品年龄$t_{w}$的动态显著减慢，特征弛豫时间缩放为$t_{w}^μ$。我们发现这两种技术的老化指数相同的$μ=0.78$，这表明它们探测类似的物理过程，即施加或内部应力的松弛流变学或MDLS，分别。一个简单的唯象模型来解释所观察到的动态。
2001-09-06 cond-mat.soft
Variational bounds for the shear viscosity of gelling melts
我们研究剪切应力松弛的凝胶熔体的随机交联，相互作用的单体。我们推导出静态剪切粘度$η$的下限，这意味着它与临界指数$k\ge 2ν-β$代数发散。这里，$ν$和$β$是相关长度和凝胶分数的逾渗理论的临界指数。特别是，分歧是强于在劳斯模型，证明了相关的排斥体积相互作用的动态临界行为在凝胶过渡。精确地在临界点，我们的精确结果意味着马克Houwink关系的剪切粘度的孤立的集群的固定大小。
2007-05-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Dynamics of Internal Stresses and Scaling of Strain Recovery in an Aging Colloidal Gel
我们监测的内部应力在分形胶体凝胶停止流动的松弛，并发现一个弱的幂律衰减，$σ_i \sim t^{-α}$超过50年的时间，其中$α\approx 0.07$。该系统表现出弹性模量$G' \sim t^β$与$β\approx α$的物理老化。在等待时间$t_w$之后施加零应力导致应变恢复，因为系统在没有约束的情况下松弛。值得注意的是，不同$t_w$下的回收率可以被移动以构建主曲线，其中数据通过$1/σ_i(t_w)$垂直缩放并水平绘制为$(t-t_w)/t_w^μ$，其中$μ\approx 1.25$指示超老化响应。
2009-06-15 cond-mat.soft
Well defined transition to gel-like aggregates of attractive athermal particles
在试图扩大范围的模型干扰过渡，我们模拟系统的无热粒子吸引时，略有重叠。从最近的纯排斥系统的工作，动力学被忽略，并通过势能最小化算法进行放松。我们的中心发现是一个过渡到一个低密度的拉伸固体，这是尖锐的无限系统尺寸的限制。临界密度取决于对势中吸引区的范围。此外，坚固性被证明是有关的协调数的包装根据近似的约束计数计划称为麦克斯韦计数，虽然更多的修正需要考虑的排斥，只有情况下，如所解释的。最后，我们讨论如何在这项工作中遇到的数值困难，可以在未来的研究中克服。
2007-02-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structure and Dynamic Evolution of Interfaces between Polymer Solutions and Gels and Polymer Interdiffusion: A Molecular Dynamics Study
本研究通过粗粒化分子动力学模拟，揭示了自由聚合物从溶液扩散进入凝胶的界面动态演化过程，发现界面张力与宽度随浓度增加而增大，并观察到逾渗转变现象。
2024-12-16 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal gelation, percolation and structural arrest
利用分子动力学方法，研究了一个基于吸引力和排斥力竞争的胶体悬浮模型系统。在低温下，弛豫时间$τ$首先作为体积分数$ϕ$的函数以幂律增加，然后，由于键合结构的有限寿命，其偏离该临界行为。我们发现，在低温和低体积分数的胶体凝胶化是至关重要的跨越长寿命集群的形成有关。除了同意在不同的胶体系统中的实验结果，我们的研究结果揭示了新的长寿命键的形成和拥挤的胶体结构逮捕的颗粒所发挥的不同作用。
2005-10-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Surface Folding Induced Attraction and Motion of Particles in a Soft Elastic Gel: Cooperative Effects of Surface Tension, Elasticity and Gravity
我们报告，第一次，一些实验观察到的一种新的类型的刚性粒子之间的长程相互作用，普遍存在时，他们被悬浮在一个软弹性凝胶。密度更大的颗粒会在凝胶内部浸入相当深的深度，并通过平衡其重量与周围介质施加的弹力而变得有浮力。由于大的弹性毛细管长度，凝胶的表面包裹颗粒并闭合以产生将颗粒连接到凝胶的自由表面的线奇点。因此，在平行于自由表面的凝胶网络中产生大量的拉伸应变，其渗透到凝胶内部的显著深度。这种拉伸应变的场是相当长的范围，由于一个大的相关长度和强大到足以拉动两个淹没的粒子接触。粒子以有效力朝向彼此移动，遵循线性距离反比定律。当更多的单体或二聚体的颗粒被释放到凝胶内部时，它们在胶囊内部自由取向，并相互吸引形成紧密堆积的簇。最终，这些星系团相互作用并合并。这是一种突现现象，其中重力、毛细作用和弹性协同工作以产生长距离相互作用。我们还提出了一个相关的实验结果，其中一个颗粒悬浮在一个厚度梯度凝胶移动伴随着连续折叠和松弛的凝胶表面。
2014-01-28 cond-mat.soft
Phase Diagram of a Reentrant Gel of Patchy Particles
我们研究的二元混合物的片状颗粒已被设计成形成可逆凝胶的相图。为此，我们进行Monte Carlo和分子动力学模拟，调查这样一个系统的热力学和比较我们的数值结果与预测的基础上的分析参数自由Wertheim理论。我们探索了广泛的温度-密度-组成空间，定义了系统的三维相图。因此，我们划定了流体的热力学稳定的区域。我们发现，对于相图的一个大的区域的Wertheim理论是能够给出一个定量的描述系统。对于更高的密度，我们的模拟表明，该系统结晶成BCC结构。最后，我们通过扩散系数的密度和温度依赖性研究了系统的弛豫动力学。我们发现，存在一个密度范围，系统可逆地通过从凝胶到流体加热和冷却时，遇到既不分层，也不相分离。
2013-12-16 cond-mat.soft
A liquid contact line receding on a soft gel surface : dip-coating geometry investigation
研究了疏水软凝胶（SBS-石蜡）上液体接触线后退的动力学。为了实现具有精确速度控制的良好限定的几何形状，实施浸涂设置。如果弹性模量足够小，则在接触线附近发生显著的变形，这又极大地影响润湿行为。根据基板的平移速度，接触线表现出不同的运动状态。在高速和低速下观察到连续运动，同时在中等速度下出现两种类型的粘滑运动，周期性和不稳定性。我们认为观察到的跃迁可以用不同频率之间的竞争来解释，即，由接触线运动引起的应变场变化的频率和凝胶的交叉频率与材料松弛有关。我们的研究结果提供了系统的意见，如何修改的液体的润湿的流变性质的复杂的软基板。
2015-11-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Reversible Gel Formation of Triblock Copolymers Studied by Molecular Dynamics Simulation
采用分子动力学模拟研究了两亲性A-B-A三嵌段共聚物在水溶液中形成物理（热可逆）凝胶的过程。为了模拟实验中使用的水凝胶形成多肽的结构[W.A. Petka等人，Science 281，389（1998）]，聚合物链的末端嵌段被建模为代表多肽的α-螺旋部分的疏水棒，而中心B-嵌段是亲水性和半柔性的。我们已经确定的结构特性，如疏水簇大小分布函数，几何渗流点和对关联函数，并与这些系统的动力学性质。在温度降低时，形成网络结构，其中末端嵌段束充当网络连接。在短距离和中等距离下，观察到增加的有序性，其特征在于成对关联函数。胶束的形成和相应的几何渗滤的开始引起动力学量的强烈变化，例如，在扩散常数和粘度，并导致系统偏离斯托克斯-爱因斯坦关系。的动力学性质显示出温度依赖性，这是强烈的玻璃形成液体的行为让人想起。在应力自相关函数的高原的外观表明，该系统开始表现出固体状的响应施加的应力，一旦网络结构已经形成，虽然实际的溶胶-凝胶转变只发生在一个相当低的温度。
2004-10-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Beyond binary scission: a generalized three-species cascade breakage model for wormlike micellar solutions
School of Mathematics, Jilin University（吉林大学数学学院）；AI for Science and Engineering Center, Shenzhen Loop Area Institute（深圳_loop_区域研究院科学与工程人工智能中心）；Department of Mathematics, Texas State University（德克萨斯州立大学数学系）
针对现有双物种模型无法解析中间结构态和宽弛豫谱的问题，提出三物种级联断裂模型，引入中间胶束态，统一描述短片段快速弛豫与凝胶网络慢速恢复，实现三模粘弹性响应、非单调本构曲线及剪切带共存。
2026-07-01 cond-mat.soft cs.NA math.NA
Dynamics of a network fluid within the liquid-gas coexistence region
低密度的分子或胶体网络在低温下形成时，粒子间的相互作用是价限制。典型的例子是片状粒子的网络，其中有限的化合价来自高度定向的成对相互作用。我们结合广泛的Langevin模拟和Wertheim的关联理论来研究这些网络。我们发现一个无标度（松弛）的液-气共存区域内的动力学，这不同于通常观察到的各向同性粒子。而对于各向同性颗粒，弛豫动力学由表面张力（粗化）驱动，当化合价有限时，缓慢弛豫通过随机渗透普适性类中的几何渗透转变形成中间非平衡凝胶而进行。
2018-02-11 cond-mat.soft
Probing structural relaxation in complex fluids by critical fluctuations
复杂流体，如聚合物溶液和混合物，胶体和凝胶，在基础和应用软凝聚态科学中的兴趣越来越大。所有这些系统的一个共同特征是存在一个介观结构长度尺度介于原子和宏观尺度之间。这种复杂流体的介观结构往往是脆弱的，对外部扰动很敏感。复杂流体通常是粘弹性的（表现出粘性和弹性行为的组合），其动态响应取决于时间和长度尺度。最近，非侵入性的方法来推断复杂流体的流变学响应已经通过微流变学的技术得到普及，其中，借助于光散射或显微镜来监测探针球在粘弹性流体中的扩散。在这里，我们提出了一种替代传统的微观流变学，不需要掺杂的探针粒子在流体中（这有时可以大大改变分子环境）。相反，我们提出的方法利用的现象，“避免交叉”模式与结构松弛和临界波动，自发产生的系统。
2004-01-11 cond-mat.soft
Irregular Motion of a Falling Spherical Object Through Non-Newtonian Fluid
物体通过非牛顿流体的下落是一个有趣的问题，这取决于流体流变学的细节。在本文中，我们报告了球形物体通过两种非牛顿流体：Laponite和头发凝胶的沉降。已经报道了下落物体在通过合成粘土Laponite的触变性胶体悬浮液时的行为具有许多行为状态。在这里，我们报告观察到一个新的制度，观察到不规则的运动。我们认为，这种不规则的运动可以解释为混沌的发病。这种状态的观察取决于下落球体的大小、流体的弛豫时间和悬浮液中颗粒的浓度。凝胶（一种屈服应力聚合物流体）中的类似实验没有揭示这种行为。
2011-08-17 cond-mat.soft
Theoretical model for the structural relaxation time in co-amorphous drugs
我们提出了一个简单的方法来研究非晶药物的结构弛豫时间和玻璃化转变。非晶材料被建模为一组大小相等的硬球。本文用与Kramer理论相联系的Elementary集体非线性Langevin方程理论计算了硬球流体几十年的结构弛豫时间。然后，一个新的热映射从一个真正的材料到一个有效的硬球流体提供了温度依赖的弛豫时间，这可以与实验相比。数值结果定量同意与以前的实验具有不同的重量比的药物二元混合物。我们进行实验，以测试我们的计算依折麦布-辛伐他汀-Kollidon VA 64混合物。我们的方法将提供一个简单而全面的描述非晶复合材料的玻璃态动力学。
2019-05-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Pore-size dependence and slow relaxation of hydrogel friction on smooth surfaces
水凝胶由交联聚合物基质组成，该基质吸收了体积分数可超过90%的溶剂，例如水。它们在许多科学和工程应用中非常重要，因为它们具有可调的理化性质，生物相容性和超低摩擦力。它们的多相结构导致了复杂的界面流变学，但对水凝胶摩擦的详细的微观理解仍在出现。使用定制的摩擦计，在这里，我们确定三个不同的制度的摩擦行为的聚丙烯酸（PAA），聚丙烯酰胺（PAAm），琼脂糖水凝胶球光滑表面上。我们发现，在低速下，摩擦力是由流体动力学流动通过多孔水凝胶网络，并成反比的特征孔径。在高速下，遵循弹性流体动力学理论，在凝胶和表面之间形成介观润滑液膜。在这些状态之间，摩擦力减小一个数量级，并在几分钟内显示缓慢松弛。我们的研究结果可以解释为界面剪切变稀的聚合物的弛豫时间增加，由于限制的纠缠。这种转变可以通过改变溶剂盐浓度、溶剂粘度和界面处的滑动几何形状来调节。
2020-03-28 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
