Frustration of nanoconfined liquid crystals due to hybrid substrate anchoring
我们提出了蒙特卡罗模拟的液晶材料限制在一个纳米级的狭缝孔。在等温条件下进行模拟,在一个专门的等应力合奏,其中N流体分子暴露于压缩应力作用在流体上的方向平行于基板平面。流体-流体和流体-基底相互作用的模型与我们以前的工作[M。Greschek等人,软物质,2010,DOI:10.1039/B 924417 D)。我们通过引入锚定函数(0<g(u)<1)来研究固体基底处的几种锚定机制,该锚定函数取决于流体分子相对于基底平面的取向; g(u)“切换”流体-基底吸引力的开启或关闭。在这里,我们专注于各种异构(即,混合)锚定方案在相对的衬底上施加不同的锚定功能。在我们以前的研究中,我们计算的等应力热容,使我们能够确定的状态,在该状态下的封闭流体进行结构转换。各向同性-非线性变换几乎与特定的锚定方案无关。这是因为在双相中的指向矢呈现的方向是在任一衬底处的竞争锚定方案所强制的方向之间的折衷。相反,在较低的压缩应力下,分子在特定方向上预排列,这取决于锚定方案的细节。
2010-04-29 cond-mat.soft physics.comp-ph
The effect of boundary slippage and nonlinear rheological response on flow of nanoconfined water
限制在纳米尺寸孔隙中的水的流动是从生物学到纳米流体装置的广泛学科的核心。尽管它的重要性,一个关于纳米流体动力学清晰的画面还没有出现。在这里,我们测量的耗散小于20纳米厚的水膜,它被发现减少润湿和非润湿限制表面。Carreau-Yasuda剪切稀化模型与我们的测量结果的拟合表明,流动是非牛顿的,对于润湿表面,无滑移边界条件是有效的。相反,对于非润湿表面,边界滑移发生在几nm量级的滑移长度。研究结果表明,封闭表面的润湿性和水分子在纳米约束下的非线性流变响应对输运性质起主导作用。
2017-04-18 cond-mat.soft
Magnetic wire-based sensors for the micro-rheology of complex fluids
我们提出了一个简单的微观流变学技术来评估复杂流体的粘弹性。该方法是基于使用几微米长的磁线提交给旋转磁场。在这项工作中,该方法被实施在一个表面活性剂蠕虫状胶束溶液,表现为一个理想的麦克斯韦流体。随着频率的增加,线经历稳定和受阻旋转状态之间的过渡。研究表明,平均转速和振幅的振荡服从标度律与明确定义的指数。从模型预测和实验之间的比较,确定的流体的流变参数。
2013-11-23 cond-mat.soft
Nonlinear dynamics and rheology of active fluids: simulations in two dimensions
我们报告模拟连续模型(非极性,流动对齐)在两个维度的活性流体。自由和锚固边界条件被认为是在平行的约束墙,无论是静态的或以固定的相对速度移动。我们专注于可伸展的材料,并发现稳定的剪切带,以前出现在1D中的活动的双相在小(或实际上是零)的剪切速率无处不在,一般取代在2D中的更复杂的流动模式,可以是固定的,振荡的,或显然是混乱的。这些流型的时间平均稳态流变学的后果进行检查。
2010-12-15 cond-mat.soft
Dynamics and electro-rheology of sheared immiscible fluid mixtures
分析了介电失配下不互溶混合流体的电流变效应。考虑到电场效应与流体作用下电畴形态的动力学耦合,提出了一套电流变本构方程,该方程适用于流场的相对大小大于电场的相对大小的情况。通过与最近的实验比较,我们指出了一个独特的动态应力响应的情况下,不同领域之间的交叉耦合是必不可少的。
2014-05-03 cond-mat.soft
Optical mapping of phases and phase boundaries in nanoconfined fluids
University of Oxford(牛津大学)
本文提出一种非侵入性方法,利用表面力平衡技术实现纳米尺度液体组分映射,用于分析受限环境下的相变行为和界面热力学效应。
2026-06-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interfacial fluid rheology of soft particles
通过原位界面流变学和数值模拟研究微凝胶单层,引入结合软肩与Hertzian模型的相互作用势,发现弹性模量在界面随堆积分数非单调变化,证实了类Hertzian系统的重入行为。
2024-01-07 cond-mat.soft
Tuning the rheology and microstructure of particle-laden fluid interfaces with Janus particles
假设:载有颗粒的流体界面是许多自然和工程系统的核心组成部分。了解这些界面的力学性能并提高其稳定性具有重要的实际意义。Janus粒子是一类特殊的非均相胶体,它可以作为一种有效的表面活性剂来控制含粒子流体界面的组装和界面流变性。实验:使用一个定制的界面应力流变仪,我们探讨了Janus颗粒添加剂的界面流变学和微观结构的颗粒负载的流体界面的效果。调查结果:我们发现,在单层的PS胶体(1:40的数量比)中加入少量的铂-聚苯乙烯(Pt-PS)Janus颗粒可以导致表面模量增加一个数量级以上,弹性增强,这大大提高了界面的稳定性。界面流变学的这种剧烈变化与每个Janus颗粒周围的局部颗粒簇的形成有关。我们进一步解释了本地粒子团簇的起源,考虑在界面处的粒子间的相互作用。我们的实验揭示了局部颗粒结构对颗粒单层宏观流变行为的影响,并展示了一种新的方法来调整载颗粒流体界面的微观结构和力学性能。
2022-06-29 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
How Machine Learning Predicts Fluid Densities under Nanoconfinement
针对纳米受限流体密度分布难用纯解析方法预测、现有分子模拟缺乏可推广性的问题,本文提出基于大型分子模拟数据集训练的随机森林模型,其具有出色的插值能力和适度外推能力,为开发低成本、可推广的纳米受限流体性质预测模型提供了新途径。
2025-08-25 cond-mat.soft
Non-local rheology in dense granular flows -- Revisiting the concept of fluidity
本文的目的是讨论非局部流变学和流动性的概念,最近介绍了描述致密颗粒流。我们回顾和比较了基于不同本构关系和流动性参数选择的各种方法,重点是Bocquet等人[Phys. Rev. Lett 103,036001(2009)]针对软物质引入的动力学弹塑性模型,以及Kamrin等人[Phys. Rev. Lett 103,036001(2009)]针对颗粒物质引入的动力学弹塑性模型。108,178301(2012)]和我们提出的局部流变学$μ(I)$的梯度展开[Phys.Rev.Lett. 111,238301(2013)]。我们强调的是,要区分这些方法,人们必须超越来自线性化周围的均匀应力分布,如在一个简单的剪切单元得到的预测。我们认为,未来的测试可以根据所选择的流动性参数的性质,和相关的边界条件,以及假设推导模型和动力学机制的动力学。
2015-10-23 cond-mat.soft
Unified rheology of vibro-fluidized dry granular media: From slow dense flows to fast gas-like regimes
颗粒介质在工业和物理学中具有重要的应用价值,对材料科学提出了严峻的挑战。它们的响应特性回避已知的软流变模型,即使当屈服应力不连续性是模糊的振动流化。在这里,我们提出了一个广泛的流变学的情况下,平均应力总结了摩擦的贡献,推广传统的$μ(I)$-流变学,和一个动力学碰撞项占主导地位的快速流化。我们的推测公平地描述了一系列广泛的实验中的振动流化叶片设置,其现象学包括速度减弱,剪切变稀,不连续变稀过渡,和气体剪切增稠。所采用的设置提供了访问动态波动,表现出广泛的时间尺度。在缓慢的密集制度的频率笼开放增加与应力和增强,相对于$μ(I)$-流变学,粘度的下降。在变薄和变厚两种情况下,扩散率与剪切应力呈指数关系,在过渡区附近有一个巨大的增长。
2016-09-12 cond-mat.soft
Thinning-by-spinning: shear rheology of dense chiral fluids
Università degli Studi di Bari(巴里大学);INFN, Sezione di Bari(意大利国家核物理研究所巴里分部);Universitat de Barcelona(巴塞罗那大学);University of Barcelona Institute of Complex Systems(巴塞罗那复杂系统研究所);University of Edinburgh(爱丁堡大学)
通过粒子模拟研究致密手性流体在外加剪切下的线性和非线性流变,发现手性作为内在波动和剪切源,导致旋转致稀效应,并出现手性不对称性。
2026-06-15 cond-mat.soft
Phase transitions in nanoconfined binary mixtures of highly oriented colloidal rods
我们分析了一个二元混合物的胶体平行硬圆柱形颗粒具有相同的直径,但不同的长度$L_1$和$L_2$,与$s=L_2/L_1=3$,局限于两个平行的硬壁在一个平面的狭缝孔的几何形状,使用一个基本的-测量密度泛函理论。该模型提出了一阶和二阶N-S体转变和S-S分层的近晶(N)相和两种类型的近晶(S)相,以及在单个硬壁处的表面行为,该表面行为包括由无限数量的表面诱导分层(SIL)转变介导(或不介导)的S相的完全润湿。本文研究了约束对该模型胶体流体混合物的影响。由于三个相关长度尺度之间的竞争,限制导致相图中的深刻变化:孔宽度$h$、近晶周期$d$和长度比$s$。四个主要影响被确定:(i)二阶体N-S跃迁被抑制。(ii)分层转变受到微弱的影响,在$μ_1-μ_2$(化学势)平面上有小的位移。(iii)在某些情况下,发生在两个封闭的单组分流体中的封闭诱导分层(CIL)转变与分层转变合并。(iv)表面诱导分层(SIL)过渡发生在一个单一的表面作为共存条件的做法也转移在封闭的流体。通过完整的$μ_1-μ_2$和$p-\bar{x}$(压力-平均孔隙组成)相图,对特定孔径值的孔径趋势进行了分析。这项工作,这是第一个解决约束下的液晶混合物的行为,可能是相关的第一步,以了解自组装性能的金属纳米粒子的混合物在外部领域的限制几何形状。
2010-05-03 cond-mat.soft
The emergence of supramolecular forces from lattice kinetic models of non ideal fluids: applications to the rheology of soft glassy meterials
本文系统地研究了具有阻挫短程吸引和中长程排斥相互作用的单粒子格子Boltzmann模型。平衡分析是按照[X. Shan,Phys.Rev.E77,066702(2008)],并且允许我们确定当两个界面重叠时在薄膜中产生的表面张力密度和所得的分离压力。然后用多组分模型进行受限流的数值模拟,并成功地对Bocquet及其同事最近提出的关于高度受限的软玻璃材料的非局部流变学基础的合作长度的存在的建议进行了测试[Goyon等人,Nature 454,84-87(2008);软物质6,2668-2678(2010)]。
2014-02-24 cond-mat.soft
Phase separation and rheology of segregating binary fluid under shear
该研究利用分子动力学模拟考察三维二元液体混合物在简单剪切下的相分离、畴区各向异性及剪切应力与超额黏度,揭示低剪切呈牛顿行为、强剪切发生非牛顿转变。
2024-12-03 cond-mat.soft
Theory of rheology in confinement
流体的粘度通常根据动力学机制来理解,即,粒子碰撞,或通过例如施加剪切时的结构变形而施加的热力学碰撞。通常前者不太相关,(阻尼)布朗粒子被认为是良好的流体模型系统。我们制定了一个通用的理论方法,流变学在禁闭,多粒子扩散方程的基础上,通过经典的密度泛函理论评估。我们讨论了两个平行壁作相对运动时的粘性随壁距的变化。
2015-09-27 cond-mat.soft
Dynamics and Rheology of Vesicle Suspensions in Wall-Bounded Shear Flow
结合分子动力学和介观流体动力学模拟,研究了流体囊泡或红细胞悬浮液的动力学和流变学。囊泡悬浮液被限制在两个非滑动壁之间,其被外部驱动以产生具有剪切速率$\dotγ$的剪切流。的流动行为进行了研究作为$\dotγ$,囊泡的体积分数,和内部和外部流体之间的粘度对比的函数。两个囊泡的相遇和相互作用,悬浮液的特性粘度,以及壁附近的无细胞层的结果。
2013-04-03 cond-mat.soft
Nanoconfined ionic liquids: disentangling electrostatic & viscous forces
最近的报道表明,纳米离子液体中存在着一种明显的静电作用。离子液体是粘性的,因此重要的是严格检查所观察到的排斥力是否确实是平衡力,或者更确切地说,是由两个限制表面之间的流体排出期间的粘性力引起的。在本文中,我们提出了我们的直接测量的云母片接近在离子液体[C2C1Im][NTF2]之间的表面力,探索接近速度的三个数量级。通过求解运动运动方程系统地拟合轨迹,使我们能够解开粘性和平衡的贡献。首先,我们发现,排水服从经典流体力学与负滑移边界条件的范围内的结构力,这意味着一个nm厚的部分的液体在附近的固体表面是由有序的分子,不有助于流动。其次,我们表明,一个长期的静态力确实必须调用,除了粘性力,为了定量描述的数据。这种平衡相互作用呈指数衰减,衰减长度与先前研究中相同系统的屏蔽长度一致。在这些研究中,衰减被简单地检查为与速度无关,并在低接近速率下测量,而不是明确地考虑粘性效应:我们解释了为什么这会给屏蔽长度带来无法区分的结果,注意到粘性力在很宽的距离范围内是线性的。
2018-01-03 cond-mat.soft
Rheology of sediment transported by a laminar flow
了解流体驱动的沉积物输运动力学仍然具有挑战性,因为它是颗粒物质和流体流动之间的中间区域。Boyer \textit{et al.} \citep{Boyer2011}提出了一个统一的稠密干颗粒和粘性悬浮液流的局部流变学,但它已被验证,只有在一个封闭的系统中的中性浮力颗粒。在这里,我们概括了博耶\textit{et al.} \citep{Boyer2011}模型占的颗粒的重量,通过增加一个压力$P_0$,并测试该模型的能力来描述泥沙输运在一个理想化的实验室河流。我们从上方对一床沉降的塑料颗粒进行层流剪切流动,并使用折射率匹配来跟踪颗粒的运动并确定局部流变学-从流体-颗粒界面到颗粒床的深处。所有实验的数据在$10^{-5} \leq I_v \leq 1$的范围内作为粘性数$I_v$的函数而塌陷到摩擦$μ$的单一曲线上,从而验证了局部流变学模型。但是,对于$I_v < 10^{-5}$,数据不会折叠。颗粒没有像预期的那样经历与$μ\rightarrow μ_s$的堵塞转变,而是转变到蠕动状态,在该状态下,我们观察到摩擦系数$μ\leq μ_s$随着$I_v$减小而连续衰减。这种蠕变制度的流变学不能描述的本地模型,需要更多的工作,以确定是否可以修改一个非本地的流变学模型,以考虑我们的研究结果。
2015-09-28 cond-mat.soft
Finite-size scaling for non-linear rheology of fluids confined in a small space
我们进行分子动力学模拟,以研究在一个小空间内的流体的流变转变。通过进行有限尺寸标度分析,我们表明,这种流变转变的结果之间的竞争系统的尺寸和合作的粒子运动的长度尺度。
2006-12-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of a supercooled polymer melt near an oscillating plate: an application of multiscale modeling
采用分子动力学(MD)和计算流体力学(CFD)的混合模拟方法,模拟了由短链和10个珠粒组成的过冷聚合物熔体在振荡平板附近的流动行为。在该方法中,宏观动力学通过使用CFD来求解,但是,代替使用任何本构方程,通过使用在CFD计算中的每个晶格节点处关联的非平衡MD模拟来计算局部应力。可以看出,熔体的局部流变性在振荡板附近产生的薄粘性扩散层中变化很大。研究还发现,熔体的局部流变分为三个不同的区域,即,粘性流体、粘弹性液体和粘弹性固体状态,根据局部Deborah数$De$,其用Rouse或$α$弛豫时间、$τ_R$或$τ_α$以及板$ω$的角频率定义为$De^R$ = $ωτ_R$或$De^α$ = $ωτ_α$。当$De^R\lesssim 1$时,熔体表现为粘性流体,并且在$De^α\simeq 1$周围发生液体状和固体状状态之间的交叉。
2009-02-02 cond-mat.soft
Rheology of Thickly-Coated Granular-Fluid Systems
我们调查之间的联系颗粒尺度动力学和散装行为的厚涂层颗粒流体流动使用计算模拟。我们发现,类似于致密的完全饱和的浆料,在这些系统中的流变学采取的形式可以携带签名的颗粒间碰撞和/或颗粒间粘性动力学,改变固体分数。然而,我们发现显着的定性和定量的差异之间的系统的过渡可以被称为粘性,碰撞,粘碰撞行为。我们展示了这些转变是如何从“织物”的变化中产生的,例如强力网络,以及“颗粒温度”或波动能量,并建议扩展这些框架以更好地阐明其他粒子-流体行为。
2018-12-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unifying Lengthscale-Based Rheology of Dense Granular-Fluid Mixtures
在这篇文章中,我们提出了一种新的基于长度尺度的稠密剪切颗粒悬浮液的流变学,因为它们从惯性为主过渡到粘性为主。我们推导出一个长度比例使用简单的物理为基础的考虑受到压力和阻力的颗粒。在这样做时,我们证明了一个适当选择的长度尺度比本质上提供了一个一致的正应力和系统接近其“堵塞”或固体状的状态之间的关系,即使是一个系统之间的惯性和粘性状态的过渡,捕获一个可变的斯托克斯数。
2023-02-09 cond-mat.soft physics.app-ph
Theory of nonlinear rheology and yielding of dense colloidal suspensions
提出了一种求解稠密悬浮液非线性流动的第一性原理方法,该方法可以描述胶体流体的剪切变稀和胶体玻璃的动态屈服。密度波动的平流起着核心作用,抑制了粒子的束缚,加速了结构弛豫。模式耦合的方法来探索这些影响。
2002-10-22 cond-mat.soft
Shear-Rate Dependent Surface Tension of Glass-Forming Fluids
本文研究了非牛顿玻璃态流体界面,发现其表面张力依赖于剪切率,并利用压力各向异性提取出真实的剪切率依赖性表面张力,为复杂流体界面流变学测量提供了新见解。
2025-08-11 cond-mat.soft
Topological digestion drives time-varying rheology of entangled DNA fluids
理解和控制被推离平衡的聚合物复杂流体的流变性是工业和生物学中的基本问题。例如,为了包装、修复和复制DNA,细胞使用酶来不断操纵DNA的拓扑结构、长度和结构。受此启发,我们设计和研究了基于DNA的复杂流体,这些流体通过限制性内切酶(RE)反应进行酶促拓扑和结构改变。我们发现,这些系统显示依赖于时间的流变特性,取决于浓度和属性的包括DNA和REs。通过时间分辨的微观流变学实验和布朗动力学模拟,我们表明,超螺旋的线性DNA拓扑结构的转换导致粘度的单调增加。另一方面,纠缠的线性DNA进行片段化的粘度显示出普遍的下降,我们合理化使用活性聚合物理论。最后,为了展示这些行为的可调性,我们设计了一种DNA流体,其粘度呈现出时间依赖性的增加,随后是时间门控的降低。我们的研究结果提出了一类聚合物流体,利用天然存在的酶,通过对组分进行结构改变来驱动不同的时变流变学。
2022-06-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Imbibition dynamics under dissolution-driven fluid thickening
Centro de Física Teórica e Computacional, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa(里斯本大学理学院理论与计算物理中心);Debye Institute for Nanomaterials Science, Utrecht University(乌得勒支大学德拜纳米科学研究所);Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas(巴西物理研究中心);Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa(里斯本大学理学院物理系)
该研究针对溶解驱动流体增稠建立了定量描述,推导广义Washburn定律,通过数值模拟验证其预测,分析扩散较慢及无序多孔介质的情况,扩展经典Washburn描述并提供流体摄取的定量基础。
2026-10-12 cond-mat.soft
Rheology of active fluids
本章旨在关联活性流体流变学的理论与实验研究,重点探讨了Newtonian基质中罕见的宏观流变行为、non-Newtonian基质中“scallop theorem”的失效,以及浓缩系统中的类湍流行为。
2023-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Dense granular rheology from fluctuations
Stanford University(斯坦福大学)
本文通过分析颗粒温度方程和直接数值模拟,提出了一种统一框架来描述密实颗粒流动,并解释了模型非普遍性的原因。
2026-10-20 cond-mat.soft
Inherent Rheology of a Granular Fluid in Uniform Shear Flow
与正常流体相比,剪切下的颗粒流体支持具有均匀温度和密度的稳定状态,因为碰撞冷却可以局部补偿粘性加热。结果表明,这种稳定状态的流体动力学描述是固有的非牛顿。因此,牛顿剪切粘度不能从均匀剪切流动的实验或模拟中确定。对于给定的非弹性程度,剪切粘度对剪切速率的完全非线性依赖性要求分析非定常流体动力学行为。用玻尔兹曼动力学方程的近似Grad解来阐明与Chapman-Enskog方法推导流体力学的关系
2004-04-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Bulk rheology and microrheology of active fluids
我们模拟宏观剪切实验中的活性向列相,并将它们与微观流变学模拟,其中一个球形探针粒子被拖过一个活跃的流体。在这两种情况下,我们定义了一个有效粘度:在整体剪切模拟的情况下,这是剪切应力和剪切速率之间的比率,而在微观流变学的情况下,它涉及摩擦系数和粒度之间的比率。我们表明,这种有效的粘度,而不是仅仅是一个属性的活性流体,是由选择的方式来测量它的影响,并强烈依赖于细节,如锚定条件在探针表面和系统的大小和探针颗粒的大小。
2012-11-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Orientational dynamics and rheology of active suspensions in weakly viscoelastic flows
本文研究弱粘弹性剪切流中微型游泳者悬浮液的取向动力学与流变学,发现活性粘弹性应力改变 Jeffery 轨道,pusher 型游泳者可抵抗旋转,且活性与弹性响应显著放大游泳者诱导粘度,使超流态在更低体积分数下出现。
2023-09-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics and rheology of active glasses
在模式耦合理论的框架内,我们提出了一个简单的模型来描述密集的活动(自推进)的球形胶体粒子的组件。对于各向同性悬浮液,我们证明了玻璃化转变转移到更高的体积分数,通过添加活性,与最近的布朗动力学模拟。预测了活动引起的流体静态结构因子的变化。主动玻璃施加的应变的机械响应被示出为比相应的被动玻璃软;非遍历性参数和屈服应力随着活动的增加而降低。
2014-03-07 cond-mat.soft
Rheology in the Teaching Lab: Properties of Starch Suspensions
在日常生活中,我们会遇到许多复杂的流体,从剪切稀化的油漆和牙膏到剪切稠化的淀粉悬浮液。对它们的性质的研究为学生提供了一个将复杂的物理概念与他们的日常经验联系起来的机会。现代流变学使用昂贵的教学实验室不切实际的设备。在这里,我们描述了一个基本的流变仪适合学生实验室,可以证明和量化不连续剪切增稠,复杂流体的最显着的属性,并使用它来测量淀粉悬浮液的性能。
2014-10-20 cond-mat.soft physics.ed-ph
Fluid-Glass-Jamming Rheology of Soft Active Brownian Particles
本研究数值模拟软活性布朗粒子二元混合物的剪切流变,发现低剪切速率下牛顿区、高剪切速率下剪切变稀及高密度下屈服应力,构建活性替代温度的流体-玻璃-堵塞相图,表明致密无序活性固体主要由无热堵塞主导。
2023-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Stress controlled rheology of dense suspensions using transient flows
当施加的应力超过一定阈值时,牛顿液体中的硬颗粒的稠密悬浮液可以被剪切堵塞。然而,从流体到固化状态的这种堵塞转变不能用常规的稳态流变学来探测,因为材料内部的应力分布不能以足够的精度来控制。在这里,我们介绍和验证的方法,克服了这个障碍。生成快速传播的剪切前沿,并用于建立良好控制的局部应力条件,扫过材料。利用这种瞬态流动,我们能够跟踪如何一个稠密的悬浮液接近其剪切堵塞状态动态,并可以定量映射出的起始应力凝固在一个状态图。
2018-10-28 cond-mat.soft
Flow regime transitions in dense non-Brownian suspensions: rheology, microstructural characterisation and constitutive modelling
采用离散元方法模拟了考虑颗粒接触和流体动力润滑的稠密非布朗悬浮液的剪切流动。由此产生的流态被映射在固体体积分数,剪切速率,流体粘度和颗粒刚度的参数空间中。在临界体积分数$ϕ_c$以下,流变学由Stokes数控制,Stokes数区分粘性和惯性流动状态。高于$ϕ_c$,低和中等剪切速率下存在准静态区域。在非常高的剪切速率下,失去了对$ϕ$的依赖性,并探索了软颗粒流变学。流变状态之间的过渡与润滑对悬浮应力的贡献有关。微观现象的转变,如粒子间的力分布,织物和相关长度被发现对应于那些在宏观流动。受整体流变学的启发,提出了一种本构模型,该模型将粘性压力项与Chialvo,Sun和Sundaresan提出的干颗粒模型相结合[Phys.Rev.E.2004]。\textbf{85},021305(2012)]。该模型成功地捕捉流态过渡。
2014-12-11 cond-mat.soft
Weakly nonlinear rheology of transiently crosslinked biopolymer gels
最近的实验研究揭示了一个非麦克斯韦吸收模式的流变学光谱的肌动蛋白凝胶,这是解释的瞬态键。在这里,我们研究的后果可逆交联的表观线性光谱的生物聚合物解决方案的理论。对于一个示意性的模型组成的可逆交联的幂律流体,我们得到一个简单的分析预测的吸收峰的位置,这是支持的非弹性玻璃蠕虫状链模型的数值评估。这将键断裂建立为非线性非平衡效应,其对于非常小的驱动振幅已经是显著的。我们的研究结果可能是有用的推断结合亲和力和生化交联剂的反应速率从流变学测量{ \it在体外}重建细胞骨架凝胶。
2010-10-29 cond-mat.soft
Particle contact dynamics as the origin for non-integer power expansion rheology in attractive suspension networks
我们表明,赫兹粒子接触的潜在原因,尚未解释的非整数幂律在弱非线性流变学。在中等振幅振荡剪切(MAOS)区域中,首阶非线性剪切应力($σ_\mathrm{3} \sim γ_\mathrm{0}^{m_\mathrm{3}}$,$m_\mathrm{3}=3$)的立方标度是标准期望。扩展Natalia等人的工作[J. Rheol. 64 625-635(2020)],我们报告了一个广泛的数据集的非立方,非整数幂律缩放$m_\mathrm{3}$颗粒悬浮液在两个不混溶的流体与毛细吸引力的相互作用,称为毛细悬浮液。在这里,我们发现不同的幂律指数的存储和损耗模量和这些非整数缩放发生在每个二次流体浓度为两个不同的接触角。这些令人信服的结果表明,非整数标度相关的毛细悬浮液的微观结构。我们表明,第三谐波弹性应力缩放$m_\mathrm{3,elastic}$的大小源自赫兹类接触结合吸引力的毛细作用力。相关的第三谐波粘性应力缩放$m_\mathrm{3,viscous}$,发现与粘合剂控制的摩擦。这些意见,进行了广泛的组合物,可以帮助解释以前的报告,涉及颗粒接触的材料的非整数缩放,并提供了一个新的机会,使用可变的幂律指数的MAOS流变学揭示的物理颗粒债券和摩擦的流变响应下,而不是在非常高的剪切速率低变形。
2021-11-12 cond-mat.soft
Convective Nonlinearity in Non-Newtonian Fluids
在应力屈服时间无限大的极限下,粘弹性、非牛顿流体(如聚合物熔体)的流体动力学方程必须简化为固体的流体动力学方程。这条信息足以唯一地确定非线性对流导数,流变学文献中的一个持续的争论点。
2000-10-18 cond-mat.soft
A computational model relating the self-assembly in a fluid of lath like particles with its rheology and gelation
我们研究的自组装导致凝胶转变发生在一个数值模型的解决方案的细长,胶体大小的颗粒,称为板条,谁主要是在垂直于他们的领域的方向相互作用。在颗粒水平上,吸引力使它们排列成几个颗粒的长聚集体,在文献中称为晶须。为了模拟这一过程,我们已经开发了一个布朗动力学模型,其中吸引力的相互作用来自于一个势能,该势能取决于板条的相对方向以及它们的面积的法向量,而不管它们的宽度。该模型的简单性允许模拟达到足够大的时间,分钟的数量级,需要模拟数值流变学测试。有了这个,我们能够表征晶须的形成,以及模拟凝胶转变。作为这项工作的一个结论,我们已经表明,即使晶须不允许分支,凝胶转变也可以发生,就像这个模型中的情况一样。
2016-03-26 cond-mat.soft physics.comp-ph
Elastoviscoplastic rheology and ageing in a simplified soft glassy constitutive model
屈服应力流体表现出丰富的流变现象。除了在稳态流动曲线中定义屈服应力的存在之外,这包括在许多材料中,在小振幅振荡剪切中在几十年的频率上相当平坦的粘弹性谱;在突然施加小剪切应变之后的缓慢应力松弛;在剪切启动中的应力过冲;在施加低于屈服应力的剪切应力之后的对数或次线性幂律蠕变;在施加高于屈服应力的剪切应力之后,蠕变随后屈服;在大振幅振荡剪切中的丰富特征的Lissajous-Bowditch曲线; Bauschinger效应,其中材料的有效屈服应变在一个方向上的应变下降低,在相反方向上的先前应变之后;上下剪切速率扫描中的滞后;和(在某些材料中)触变性和/或流变老化。一个关键的挑战是开发一种本构模型,该模型包含足够的基本介观物理,以具有对刚刚描述的流变行为的全部范围的有意义的预测能力,仅具有少量的模型参数,并且还足够简单用于计算流体动力学以预测复杂几何形状中的流动,或者由于即使在简单几何形状中的自发对称性破缺不稳定性而产生的复杂流动。在这里,我们介绍这样一个模型,广泛使用的软玻璃流变模型的动机,并表明它捕捉到所有上述流变学特征。
2020-03-25 cond-mat.soft
Correlation between the rheology of 2D-inks precursors and the droplet size generated from a capillary nozzle in dripping regime
针对印刷电子中二维油墨分配的液滴尺寸控制问题,本文表征MoS2、石墨烯和hBN分散液的剪切与拉伸流变特性,并建立其与滴流状态下毛细管喷嘴液滴尺寸的相关性。
2023-06-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Particle-scale studies elucidating visco-collisional rheology in granular-fluid flows
本研究通过DEM模拟揭示高浓度颗粒-流体混合物中黏性、碰撞及黏-碰撞流变行为的颗粒尺度机制,提出基于物理的公式,为通用本构模型奠定基础。
2025-09-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Active dry granular flows: rheology and rigidity transitions
采用离散元法(DEM)数值模拟研究了由硬颗粒组成的自推进摩擦密相颗粒流的本构关系。我们表明,流变学,其中涉及的动态摩擦$μ$和体积分数$ϕ$的惯性数$I$,取决于一个无量纲数$\mathcal{A}$,其中比较的主动力的围压。两个液体/固体的转变-在麦克斯韦刚性的意义上-观察。一旦启动活性,填料就变成一种“活性固体”,其平均颗粒接触数大于等静压值。$μ$和$ϕ$的准静态值随着$\mathcal{A}$的增加而减小。在活性$\mathcal{A}_t$的一个有限值,对应于均衡条件,第二个“主动刚性过渡”被观察到超过该准静态值的摩擦消失和流变学成为牛顿。对于$\mathcal{A}>\mathcal{A}_t$,我们提供了一个高度间歇性的动态的这种“活跃的流体”的证据。
2016-11-14 cond-mat.soft
Routes to spatiotemporal chaos in the rheology of nematogenic fluids
为了理解在最近的实验中观察到的“流变混沌”在各种定向流体中,我们数值研究的运动方程的无痕对称序参量的时空演化的剪切致热流体。特别是,我们建立,通过决定性的数值试验,不规则的振荡行为中看到的参数空间的区域中,不稳定的流动对齐,实际上是时空混沌。我们勾勒出该模型的动力学相图,并研究了通向混沌态的途径。我们发现在这个系统中的时空混沌是通过{ \em spatiotemporal不稳定性}的机制产生的,层流区域的宽度也是幂律分布的,就像H. Chaté和P. Manneville,Phys. Rev. Lett. { \bf 58},112(1987).此外,带大小的直方图的演变示出了一个不断增长的长度尺度,从混沌向流动对齐的阶段。最后,我们建议可能的实验,可以观察到有趣的行为在这里讨论。
2005-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optomechanical micro-rheology of complex fluids at ultra-high frequency
提出一种超高频光机械微流变方法,利用微尺度机械盘探针和解析模型在100 MHz至1 GHz范围内局部测量复杂流体流变特性,揭示了液态1-癸醇的非牛顿行为及分子弛豫动力学。
2024-10-17 cond-mat.soft physics.optics
Rheology of active polar emulsions: from linear to unidirectional and unviscid flow, and intermittent viscosity
用格子玻尔兹曼方法研究了由极性活性组分和各向同性被动流体组成的乳状液的流变行为。通过改变剪切速率和伸展活性(例如,在微管马达悬浮液中)。通过增加活动,第一个过渡发生从线性流政权自发的持续单向宏观尺度流,其次是另一个过渡到(低剪切)间歇性流政权与共存的状态,积极的,消极的,和消失的表观粘度,或(高剪切)对称剪切稀化制度。不同的行为可以解释在靠近墙壁的极化场的动力学。最大熵产生原理选择间歇状态中最可能的状态。
2019-09-25 cond-mat.soft
The rheology of dense, polydisperse granular fluids under shear
本文用Enskog方程求解了中等密度、任意混合的非弹性硬球在平面剪切流中的速度分布。一个推广的梯度矩法,通过一种新的生成函数技术,实现,使用,以避免任何假设的剪切速率的大小。用该方法计算了多分散颗粒流体的压力、法向应力和剪切粘度,结果表明,颗粒的大小、质量和恢复系数随颗粒大小而变化。的Enskog方程的数值解以及分子动力学模拟的结果进行了比较。大部分的体性质很好地描述了Enskog理论,它表明,广义矩量法是更准确的比简单的(梯度)矩量法。然而,在混合物中的温度分布的描述预测Enskog理论不比较好的模拟,即使在相对适度的密度。
2004-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Influence of Non-Newtonian rheology on magma degassing
许多火山在脱气过程中表现出时间上的变化,从快速的气体喷出到熔岩喷泉和长期静止的被动脱气期。这一系列的行为已被解释在气体通量和/或岩浆输入速率的变化。我们在这里报告一个简单的实验室实验,它表明,非牛顿流变学的岩浆可以负责,单独的,这种有趣的行为,即使在一个固定的气体流量制度。我们在非牛頓流体柱的底部注入恒定的气体流速Q,并证明存在临界流速Q*,高于该临界流速Q*,系统自发地在起泡和沟道状态之间交替,其中气体通道穿过整个流体柱。阈值Q* 取决于流体流变性质,流体流变性质特别地由气体体积分数(或空隙分数)Δ G控制。当α增加时,Q* 减小,脱气状态改变。因此,岩浆的非牛顿性质可能在火山喷发动力学中起着至关重要的作用。
2011-07-13 cond-mat.soft physics.geo-ph
Influence of fluid rheology on multistability in the unstable flow of polymer solutions through pore constriction arrays
本文通过实验研究流体流变学对孔隙收缩阵列中弹性流动不稳定多稳态的影响,提出用流向德博拉数这一单一无量纲参数描述多稳态起始,为聚合物流体设计提供指导。
2024-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.CD