The dynamics of inextensible capsules in shear flow under the effect of the nature state
本文研究了在简单剪切流中，自然状态对不可伸展胶囊运动的影响。除了胶囊的内部流体和外部流体的粘度比之外，当改变剪切速率时，自然状态效应也对具有两种公知运动之间的过渡起作用，所述运动为翻滚和罐踩踏（TT），其中长轴围绕固定倾角振荡（摆动模式）。在较窄的毛细管数范围内，获得了双凹静止胶囊摆动模式下翻滚和TT之间的间歇区域。在该区域内，胶囊的动力学是翻滚和TT的混合，具有摆动模式;当具有翻滚运动时，膜罐在小范围内前后踩踏。由于毛细管数非常接近且低于具有摆动模式的纯TT的阈值，因此胶囊在每个循环中的若干TT周期之后翻滚一次。一个循环中的TT周期的数量相对于毛细管数的减少而减少，直到胶囊交替地具有一个翻滚和一个TT周期，并且这种交替运动存在于毛细管数的范围内;然后当进一步减少毛细管数时，胶囊在两个连续的TT周期之间进行更多的翻滚，并且最终显示纯翻滚。估算了出现间断区的临界溶胀比。
2014-07-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Multiplicity of stable orbits for deformable prolate capsules in shear flow
本文研究了无限剪切流场中充液可变形扁长胶囊的轨道动力学。胶囊的运动是模拟使用模型，结合剪切弹性，面积扩张，和抗弯曲。在此，胶囊的可变形性由毛细管数Ca表征，毛细管数Ca表示粘性应力与弹性恢复应力的比率。对于具有小弯曲刚度的胶囊，在给定的Ca下，取向随时间收敛到独立于初始取向的唯一稳定轨道。随着Ca的增加，稳定轨道有四种动力学模式：滚动、摆动、摆动-摆动和摆动。对于具有大弯曲刚度的胶囊，观察到轨道动力学的多重性。当粘度比为$λ\lesssim 1$时，胶囊的长轴总是趋向于流动梯度平面内的稳定轨道，根据Ca.当$λ\gtrsim 1$时，无论初始取向如何，在低Ca下，胶囊的稳定轨道都是翻滚运动。随着Ca的增加，在翻滚轨道外出现了一个破环分叉，并观察到胶囊根据初始取向采用了多种稳定的轨道模式，包括非对称进动和滚动。随着Ca的进一步增加，非对称稳定轨道在鞍结分叉处失去存在，并且在高Ca处滚动成为唯一的吸引子，而在Ca的中间值处滚动状态与非对称状态共存。随着Ca的减小，在远离滚动轨道处也出现了一个破缺分岔。多个吸引子的区域随着胶囊长宽比的增加而变宽，而随着粘度比的增加而变窄。我们还报告了粒子对应力的贡献，这也显示了多重性。
2019-11-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rheology of dense suspensions of elastic capsules: normal stresses, yield stress, jamming and confinement effects
我们研究了弹性胶囊的致密悬浮液的剪切流变学，以无聚集的红细胞作为生理相关的例子。粒子是非布朗运动的，并且仅通过流体动力学和短程排斥力相互作用。在悬浮液中的不同的应力机制的分析表明，粘度是由胶囊的剪切弹性，而排斥力是次要的。提供了高于临界体积分数的动态屈服应力的证据，并且与胶囊的弹性性质有关。剪切应力被发现遵循一个关键的干扰的情况下，是相当不敏感的翻滚到坦克踩踏过渡。颗粒压力和法向应力的差异显示出一定的敏感性的细胞的动态状态，并表现出特征缩放，以下的行为的一个单一的颗粒，在坦克踩踏制度。在有效介质模型方面的流体相的粘度的行为是合理的。此外，限制效应，这增加了整体的幅度和增强剪切变稀的粘度的作用，进行了讨论。
2014-05-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.med-ph
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
Effect of a Microscopic Roughness on Biological Adhesion of a Spherical Capsule
通过计算机模拟，这项工作解决了可变形的球形胶囊粘附到由周期性阵列的支柱组成的微粗糙表面。根据微浮雕形貌，已经观察到三种不同的粘附状态：1）弱粘附而没有膜的变形（fakir状态）; 2）强粘附，具有胶囊膜的变形并结合到底壁（嵌套或接触状态）; 3）通过微柱刺穿胶囊。已经发现，周期性的微浮雕意味着胶囊在粗糙表面上的有利定位。
2018-10-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
Inertial migration of a deformable capsule in an oscillatory flow in a microchannel
对微通道内牛顿流体振荡流中可变形胶囊的动力学进行了数值研究。通过模拟微通道内的胶囊，探索了振荡频率、胶囊变形能力和通道流速的影响。此外，模拟捕获的影响的类型上的胶囊的迁移模式施加的压力振荡。振荡通道流能够通过消除设计不切实际的长通道的需要来聚焦极小的生物颗粒。结果表明，胶囊的平衡位置的变化不仅通过添加振荡分量的压力梯度，但它也受到胶囊的变形能力和通道流量。此外，已经表明，胶囊的振荡幅度随着通道流速和胶囊的刚度的增加而减小。
2020-10-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Elastic capsules at liquid-liquid interfaces
研究了弹性微胶囊在液-液界面吸附时的变形。由于液-液表面张力，在液-液界面处的初始球形弹性胶囊经历周向拉伸，并且根据其弯曲刚度变成透镜形或铁饼形。所得的弹性胶囊变形在性质上类似，但不同于液滴在液-液界面处变形为液体透镜。我们讨论的变形形状的液滴和胶囊吸附在液-液界面的整个范围内的不同的表面弹性：从液滴（只有表面张力）变形成液体透镜，液滴与虎克膜（有限的拉伸模量，零弯曲模量）变形成弹性透镜，微胶囊（有限的拉伸和弯曲模量）变形成圆形的弹性透镜。我们计算胶囊的形状在液-液界面数值使用形状方程的非线性弹性壳理论。最后，我们提出了理论结果的接触角（或胶囊高度）和最大胶囊曲率在三相接触线。这些结果可用于从光学测量推断关于弹性模量的信息。在胶囊变形为透镜状形状期间，液-液界面的表面能转化为胶囊壳的弹性能，从而通过变形产生总体吸附能增益。与填充的软颗粒相比，软中空胶囊表现出吸附能的显著增加，因此，是作为泡沫和乳液稳定剂的有吸引力的候选者。
2018-07-13 cond-mat.soft
Cross-stream transport of asymmetric particles driven by oscillating shear
我们研究了非对称的，可变形的粒子在振荡的，线性剪切流中的动力学。通过模拟哑铃，环状聚合物和胶囊的运动，我们表明，即使在线性剪切流中，如果剪切速率随时间变化，也会发生不对称弹性颗粒的横流迁移。迁移是通用的，因为它不依赖于粒子尺寸。重要的是，迁移速度和迁移方向对初始颗粒取向的变化是鲁棒的，使得我们提出的方案适合于对具有不对称材料特性的颗粒进行分选。
2016-08-19 cond-mat.soft
Sorting of capsules according to their stiffness: from principle to application
我们通过实验评估了一个简单的基于流动的分选装置的能力，该装置最近由Zhu等人，软物质，2014，10，7705 - 7711]，以根据胶囊的硬度分离胶囊。该装置由具有半圆柱形横截面的单个支柱组成，该支柱部分地阻塞流动通道，使得初始居中的传播胶囊变形并绕过障碍物进入膨胀通道（或扩散器）。我们进行实验与毫米胶囊的固定尺寸，这表明在扩散器中的胶囊的偏差单调变化的毛细管数-粘性弹性应力的比率-其中的弹性应力独立测量，包括预充气，膜厚度和材料性能的影响。我们发现，软胶囊的变形阻力不同的因素为1.5，可以可靠地分离在扩散器，但实验的可变性显着增加胶囊刚度。我们的研究扩展到人口的微胶囊的大小多分散性。我们发现，随着胶囊尺寸的增加，胶囊变形能力的增加和装置的相对收缩的组合效应使得能够调节施加的流，使得胶囊可以基于它们的剪切模量分离，但与它们的尺寸无关。
2020-12-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Adsorption of fragrance capsules onto cellulose nano- and micro-cellulose fibers in presence of guar biopolymers
本研究通过模型实验揭示，阴离子香氛胶囊在阳离子表面活性剂或瓜尔胶生物聚合物存在下，依靠静电作用吸附于棉纤维，为开发可持续柔顺剂提供依据。
2023-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Kinematic and dynamic forcing strategies for predicting the transport of inertial capsules via a combined lattice Boltzmann-Immersed Boundary method
对不同流动方案下的可变形胶囊的运输进行建模在各种领域中至关重要，包括油流变学，血液流动和污染物的分散。本研究的目的有两个。首先，发展了一种用于预测惯性变形胶囊输运的LBM-IB方法。一个移动最小二乘法（MLS）计划已实施相关的压力，速度和力场的流体域与胶囊动力学。这种计算策略被命名为LBM Dynamic IB。其次，这种策略直接与更传统的方法进行比较，称为LBM Kinematic IB，其中胶囊以与周围流体相同的速度移动。已经考虑了多个测试用例来评估动态IB方案的准确性和效率，包括剪切流中圆形胶囊的拉伸，圆形和双凹胶囊在平面Poiffille流中的运输，有和没有惯性。通过监测随时间推移的胶囊几何形状，已经证明这两种方案非常一致，特别是在非惯性胶囊的情况下，对于低毛细管数（Ca $\leq$ 0.01）。尽管计算负担适度增加，所提出的LBM动态IB方案是唯一能够预测非惯性和惯性可变形胶囊的动力学。所提出的方法可以有效地用于研究血细胞，癌细胞和纳米/微胶囊在毛细管流内的运输。
2019-03-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Deformation and sorting of capsules in a T-junction
我们的实验研究的运动和变形的单个胶囊运输的恒定体积流量流的低雷诺数，通过T形连接的矩形截面的通道。我们使用毫米级卵清蛋白-藻酸盐胶囊，我们独立于流动实验制造和包装。居中的胶囊以恒定速度沿直通道向下行进，导致T形接头，在那里它们减速并沿展向方向膨胀，然后转向两个相同的子通道之一。在那里，非惯性升力的作用是使它们重新居中并放松它们的形状，直到它们达到稳定的传播状态。我们发现，我们的通道几何形状内的固定大小的胶囊的动力学是由定义为粘性剪切力的比率弹性回复力的毛细管数Ca。我们通过在平行板之间将胶囊静态压缩至其初始直径的50%而不是通过封装膜的杨氏模量来量化弹性力，以考虑不同的膜厚度、预膨胀和非线性弹性形变。我们发现，在不同刚度的胶囊的T-连接的最大扩展崩溃到一个主曲线在Ca。因此，它提供了在恒定流速下胶囊的相对刚度的灵敏测量，特别是对于较软的胶囊。我们还发现，T-结可以根据其刚度来分类固定大小的胶囊，因为胶囊被夹带到子通道中的T-结中的位置唯一地取决于Ca。我们证明，T型接头可以用作分选装置，通过扩散器增强这种初始胶囊分离。
2019-06-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Deformation and orientation of a capsule with viscosity contrast in linear flows: a theoretical study
Aix Marseille Univ, CNRS, CINAM（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，核磁共振与分子相互作用中心）
研究了具有粘性对比的胶囊在线性流中的变形与取向，通过扰动理论分析弹性响应和表面张力的影响，揭示了泰勒参数与弹性毛细数及弯曲刚度的关系。
2026-02-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shape transitions of sedimenting confined droplets and capsules: from oblate to bullet-like geometries
本研究通过数值模拟和解析计算，发现受限沉降液滴和囊泡在受限阈值处发生从扁球形到子弹形的形状转变，该阈值与柔性无关，并揭示了压力主导与黏性主导两种机制，为柔性颗粒输运提供新见解。
2025-10-16 cond-mat.soft
Spontaneous rotation and propulsion of suspended capsules in active nematics
Universidade de Lisboa（里斯本大学）；University of Vienna（维也纳大学）；Hiroshima University（广岛大学）；Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas（巴西物理研究中心）
研究通过格子玻尔兹曼模拟探讨了弹性胶囊在二维活性凝胶中的动力学行为，揭示了胶囊形状、变形能力和缺陷动态如何协同产生软活性物质的自组织运动。
2025-10-20 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Dynamic Modes of Red Blood Cells in Oscillatory Shear Flow
本文用微分方程研究了红细胞在振荡剪切流中的动力学行为，方程中含有形状参数、膜的倾斜角$θ$和膜旋转的相位角$ϕ$。在稳定剪切流中，取决于剪切速率和粘度比，发生三种类型的动力学。i）坦克踩踏（TT）：$ϕ$旋转，同时形状和$θ$振荡。ii）翻滚（TB）：当形状和$ϕ$振荡时，$θ$旋转。iii）中间运动：$ϕ$和$θ$两者同步或间歇地旋转。在振荡剪切流中，红细胞表现出基于这三种运动的各种动力学。对于一个低的剪切频率与零平均剪切速率，极限环振荡发生的基础上，TT或TB旋转在高或低剪切振幅，分别。这种基于TT的振荡很好地解释了最近的实验。在中等剪切振幅下，红细胞表现出间歇性或同步振荡。随着剪切频率的增加，囊泡振荡相对于剪切振荡变得延迟。在高频率下，多个极限环振荡共存。对于具有小剪切振荡的高平均剪切速率，形状和$θ$在TT运动中振荡，但即使在高剪切频率下也仅存在一个吸引子。这些振荡模式的测量是一个有前途的工具，用于量化红细胞和合成胶囊的粘弹性。
2010-06-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Flow-induced segregation and dynamics of red blood cells in sickle cell disease
镰状细胞病（SCD）中的血流由于红细胞（RBC）的物理性质的显著改变而与正常血流有很大不同。慢性并发症，如血管壁内皮细胞的炎症，与SCD有关，原因尚不清楚。在这里，进行详细的边界积分模拟，以调查一个理想化的模型流在SCD，一个二元悬浮液的柔性双凹盘状流体填充胶囊和刚性弯曲扁长胶囊，代表健康和镰状红细胞，分别受到压力驱动的流动在一个平面狭缝。关键的观察结果是，不像健康的红细胞集中在通道的中心周围，并在壁附近形成红细胞耗尽层（即无细胞层），镰状细胞主要从悬浮液的主体中排出，并在无细胞层内聚集，显示出强烈的边缘化。这些细胞被发现经历一个刚体一样的滚动轨道附近的墙壁。此外，附加的剪切应力引起的边缘细胞的存在下的墙壁上的计算。与健康RBC悬浮液的壁剪切应力的小波动相比，观察到二元悬浮液的壁剪切应力的大的局部峰值，这是由于边缘化的刚性细胞接近壁。由于已知内皮细胞可机械调节物理力，如剪切应力的畸变，并将其转化为生理过程，如炎症信号的激活，这些结果可能有助于理解与SCD相关的内皮功能障碍的机制。
2020-04-06 cond-mat.soft physics.bio-ph
Microchannel flow of a shear-banding fluid: enhanced confinement effect and interfacial instability
利用微粒子成像速度技术，首次解析了直微通道中蠕虫状剪切带流动的三维结构。该研究揭示了两种效应，这应该是通用的剪切带流：第一个是一个强大的放大的约束引起的边缘的通道，第二个是剪切带之间的界面的不稳定性。详细的定量比较，我们的实验测量与扩散的Johnson Segalman模型的理论研究导致极好的协议。我们的研究澄清了剪切带流动不稳定性的性质，并表明，尽管具有挑战性的复杂性的情况和不确定性，关于他们的分子结构，剪切带流动在受限的几何形状是服从定量建模，一个功能，打开途径，以他们的实际应用。
2009-09-07 cond-mat.soft
Shear flow pumping in open microfluidic systems
我们提出通过覆盖流体层中的剪切来驱动开放微流体系统，例如，油覆盖充满水的化学通道。与其他泵送方式相比，其优点是更简单的强制和防止挥发性组分的蒸发。我们计算出预期的吞吐量为直通道，并表明，设备可以建立与现成的技术。分子动力学模拟表明，这个概念是可扩展到纳米尺度。
2006-10-26 cond-mat.soft
Structural transitions and arrest of domain growth in sheared binary immiscible fluids and microemulsions
本文利用三维格子Boltzmann模拟方法研究了剪切作用下二元不互溶和三元两亲流体混合物的旋节线分解和结构化效应。我们发现，可以通过向体系中加入表面活性剂来阻止单个流体域的生长，从而形成双连续微乳液。我们证明了最大畴大小和逮捕时间线性依赖于两亲分子的浓度。此外，我们发现，对于一个明确定义的阈值的两亲物浓度，最大域的大小和时间完全逮捕不改变。对于恒定和振荡剪切下的系统，我们分析在平行和垂直于所施加的剪切方向的域的增长率。我们发现一个结构的转变，从海绵片层相通过施加恒定的剪切和振荡剪切下的管状结构的发生。所得薄层和管的尺寸强烈地依赖于两亲物浓度、剪切速率和剪切频率。
2007-02-09 cond-mat.soft
Microscopic mechanism for the shear-thickening of non-Brownian suspensions
我们提出了一个简单的模型，支持接触动力学模拟以及流变学和摩擦测量，链接从连续到不连续的剪切增稠致密颗粒状糊状物中的颗粒接触不同的润滑制度的过渡。我们确定了一个本地索末菲数，确定从牛顿的剪切增稠流的过渡，然后表明，悬浮液的体积分数和边界润滑摩擦系数控制的剪切增稠过渡的性质，无论是在模拟和实验。
2013-08-05 cond-mat.soft
RheoSpeckle: a new tool to investigate local flow and microscopic dynamics of soft matter under shear
为了研究软物质中微观动力学和宏观流变学之间的相互作用，我们将配备Couette池的应力控制流变仪耦合到成像几何中的光散射装置，这使我们能够测量变形场和微观动力学。为了验证我们的设置，我们测试了两个模型系统。对于弹性固体样品，我们恢复预期的变形场在1微米。对于一个纯粘性流体播种示踪剂颗粒，我们测量的速度分布和动态的示踪剂，无论是在剪切和休息。在5 mm的间隙内采集速度分布，时间和空间分辨率分别为1 s和100 μ m。在静止时，示踪剂动力学具有预期的扩散行为。剪切下，微观动力学校正的平均漂移，由于固体旋转规模与当地的剪切速率，表明我们的设置正确捕捉的示踪剂的相对运动，由于仿射变形。
2016-04-26 cond-mat.soft
Focusing and splitting of particle streams in microflows via viscosity gradients
微流被广泛用于研究和控制颗粒的动力学，包括生物细胞和胶囊等软颗粒。一个经典的结果是线性剪切流中椭圆变形的软颗粒的坦克踩踏运动，它不迁移通过直流线的散装。然而，软颗粒迁移跨越直线Poiffille流。在这项工作中，我们描述了一种新的机制，跨流线迁移的软颗粒。如果粘度垂直于流线变化，则颗粒穿过流线朝向较低粘度的区域迁移，甚至在线性剪切流动中。与排斥性颗粒边界相互作用的相互作用导致线性剪切流中的颗粒聚集，吸引子流线更靠近低粘度区域中的壁。垂直于Poillille流中的流线的粘度变化导致颗粒吸引子的移动或甚至导致颗粒吸引子的分裂，这可能引起颗粒分离的有趣应用。吸引流线的位置取决于粒子的性质，如它们的大小和弹性。由粘度变化引起的横流迁移解释的分析考虑，斯托克斯动力学模拟与广义Oseen张量和格子玻尔兹曼模拟。
2019-03-26 cond-mat.soft
A stress-controlled shear cell for small-angle light scattering and microscopy
我们开发和彻底测试的应力控制，平行板剪切细胞，可以耦合到一个光学显微镜或小角度光散射设置，同时调查的流变性能和软材料的微观结构下施加的剪切应力。为了最大限度地减少摩擦，该单元基于空气轴承线性平台，通过非接触式磁致动器施加应力，并通过光学传感器测量应变。我们讨论了惯性和小的残余摩擦的测量信号的贡献，并证明了我们的设备在各种粘弹性材料的振荡和步进应力实验的性能。
2016-07-13 cond-mat.soft
Probing shear-induced rearrangements in Fourier Space. II. Differential Dynamic Microscopy
我们讨论了两个同伴文件（arXiv：1802.03737和本手稿）傅立叶空间测量如何耦合到流变测试，以阐明力学性能和微观动力学之间的关系，在软物质。在这第二篇配套论文中，我们专注于剪切下的微分动态显微镜（DDM）。我们强调的类比和差异与动态光散射耦合到流变学，提供了一个理论方法和实践指导方针，以分离的贡献DDM所产生的仿射和非仿射部分的微观位移场。我们表明，在DDM剪切下的照明源的相干性起着关键作用，确定探测的有效样品厚度。我们的理论分析验证了实验上的二维样品和三维凝胶。
2018-07-30 cond-mat.soft
Microphase transitions of block copolymer/homopolymer under shear flow
采用细胞动力学模拟方法研究了嵌段共聚物/均聚物混合物在稳态剪切流场中的相行为。随着剪切速率的增加，层状结构发生了由横向到平行再到垂直的相变，这是剪切流动与浓度波动相互作用的结果。流变特性，如法向应力差和剪切粘度，都与层流方向密切相关。此外，我们还具体探讨了弱剪切和强剪切两种不同初始状态下的相行为和序参量，认识到热历史的重要性。如果我们想得到我们想要的结果，就必须在适当的时候施加剪切场。这些结果为在实验和工程技术中通过施加剪切流来制备有序、无缺陷的材料提供了一种简便的方法。
2015-06-26 cond-mat.soft
Friction-induced Shear thickening: a microscopic perspective
我们开发了一个微观图片的剪切稠化在稠密的悬浮液，强调摩擦力的作用，耦合旋转和平移的自由度。仅用接触力和粘性阻力进行的模拟显示出明显的剪切增稠，同时接触数和摩擦力引起的能量耗散增加。在高密度下，当平移运动受到严重约束时，我们观察到类似液体的齿轮状态，其中颗粒具有明显的相对旋转，与作为整体旋转的类似固体的区域共存。后者通过受抑环稳定，所述受抑环随着压力的增加而变得更加众多和持久，从而引起这种马赛克状结构的长度增加和粘度的相应增加。
2016-09-25 cond-mat.soft
Multiscale dynamics in yield stress fluids during homogeneous and shear-banded yielding
本研究采用流变测量结合动力学观测的新方法，揭示软阻塞材料振荡剪切下的两种屈服行为，提出粘塑性脆度可作为跨尺度预测指标，为软材料屈服行为的理解与量化提供新视角。
2026-10-27 cond-mat.soft
Permanent shear localization in dense disordered materials due to microscopic inertia
在这项工作中，我们发展了一个理论框架的本地化流动的剪切无序固体与惯性动力学在微观尺度上的稳定流动制度。为了这个目的，我们进行流变学研究，在固定的剪切速率上的三维模型的致密无序固体。我们的粒子模拟揭示了在均匀驱动条件下，在静止流中存在非均匀剪切剖面。为了使这一结果合理化，我们提出了一个连续模型，该模型将局部流动的动力学耦合到动力学温度场的演化。该理论的线性稳定性分析预测了流动不稳定性发展所需的最小系统尺寸。这一预测以及从该连续介质模型获得的速度分布与基于粒子的模拟结果吻合得很好。
2018-12-10 cond-mat.soft
Elasticity of Interfacial Rafts of Hard Particles with Soft Shells
研究了液体界面上蛋白质单分子膜或颗粒筏的弹性模型。基于硬核软壳颗粒的微观观点，建立了一个珠-弹簧模型，并根据连续介质弹性理论进行了分析。该理论可以应用于，例如，疏水蛋白涂层的空气-水界面，或更一般地，涂有相互作用的硬核颗粒的吸附单层的液体界面。我们推导出这种颗粒筏的本构关系，并描述压缩平面液体界面的屈曲以及它们的表观泊松比。我们还使用本构关系获得形状方程的悬垂或浮力胶囊连接到毛细管，并计算这种胶囊的放气形状。与遵循通常的胡克弹性（没有硬核）的胶囊的比较揭示了硬核触发胶囊的卷曲。此外，它示出，与硬核/软壳弹性的放气胶囊的形状分析给出了表观弹性模量，可以远远高于原始值，如果假设胡克弹性。
2015-05-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.BM
Rheological Behavior of Microemulsions
我们研究了剪切流场中微乳液相的稳态和瞬态行为。该系统是由一个扩散-对流方程，推广了通常的Cahn-Hilliard方程。非线性项以自洽近似处理。剪应力、第一正应力和第二正应力作为结构因子的动量计算。在静止条件下观察到剪切稀化。在小的剪切速率值的牛顿政权之后，当剪切速率变成没有流动的系统的弛豫时间的倒数的顺序时，过量粘度减小。在瞬态状态下，当从静止状态开始施加流动时，我们发现剪切应力在减小到恒定值之前达到最大值。
2002-10-14 cond-mat.soft
Hydrodynamic lift of vesicles under shear flow in microgravity
在微重力条件下研究了平行板之间剪切流中囊泡悬浮液的动力学，其中囊泡仅受到流体动力学效应，例如由于壁和阻力的存在而产生的升力。由于数字全息显微镜，在抛物线飞行和正常重力条件下，囊泡的空间分布的时间演变已被记录。收集的数据表明，囊泡以与$\dotγ R^3/z^2$成比例的提升速度被推离壁，其中$\dotγ$是剪切速率，$R$是囊泡半径，而$z$是其离壁的距离。这种比例以及升力速度对囊泡长宽比的依赖性与Olla [J. Phys. II France { \bf 7}，1533- 1540（1997）]的理论预测是一致的。
2008-04-09 cond-mat.soft
Oscillatory shear flows of dense suspensions at imposed pressure: Rheology and micro-structure
振荡剪切已被广泛用于研究非稳态剪切下悬浮液的流变特性。此外，最近的工作表明，振荡流可以改善稠密悬浮液的流动性。虽然大多数研究都是在恒定体积下进行的，但我们在这里研究了二维悬浮液的振荡剪切流，使用正常的压力控制装置。为了描述流变学，我们引入了一个复数宏观摩擦系数$μ^{*}$，遵循复数粘度$η^{*}$的惯例，和一个剪切速率平均粘性数$J'$。通过系统地改变应变大小$γ_0$和$J'$，使用数值模拟的流变学和微观结构的稠密悬浮液进行了研究。我们研究了由摩擦（$μ_p=0.4$）或无摩擦（$μ_p=0$）颗粒组成的悬浮液，发现随着$γ_0$的减小，复杂的宏观摩擦和接触次数（包括总接触和滑动接触）的临界值（如$J' \to 0$）减小。对于由摩擦颗粒组成的悬浮液，我们还发现临界（即~剪切堵塞）填充分数$ϕ_c$随着$γ_0$的减小而增加。在这两种情况下，摩擦和无摩擦，我们发现，接近剪切堵塞的流变响应从一个粘性的弹性响应$γ_0$降低到低于$\sim0.33$。
2021-06-14 cond-mat.soft
Nonequilibrium phase transitions of sheared colloidal microphases: Results from dynamical density functional theory
利用经典的密度泛函理论及其动力学推广，我们考虑了具有球对称竞争相互作用的胶体流体，这类流体具有丰富的体相行为.这包括复杂的三维周期性有序的簇相，如层状、二维六角填充圆柱体、螺旋状结构或球形胶束。虽然体相行为已被广泛研究，在早期的工作中，在本文中，我们专注于这种结构之间的平面排斥壁剪切流。对于足够高的剪切速率，我们观察到，微相分离可以成为完全抑制。然而，对于较低的剪切速率，我们发现例如螺旋结构经历动力学相变为六边形填充的圆柱相，这在实验和理论上在两亲性嵌段共聚物体系中发现。因此，除了后者和胶体系统之间的平衡相行为的已知的相似性，我们的工作揭示了进一步有趣的非平衡关系的共聚物熔体和胶体流体之间的竞争相互作用。
2018-06-08 cond-mat.soft
Squeezing multiple soft particles into a constriction: transition to clogging
我们数值研究如何多个可变形的胶囊挤压成一个收缩。这种情况在设计用于操纵活细胞的微流体芯片中很大程度上遇到，活细胞是软实体。采用基于格子玻尔兹曼方法的全三维模拟方法计算悬浮流体的流动，采用浸入边界方法实现流固耦合的双向耦合。用有限元法计算了囊膜的弹性力学。我们得到两个主要的状态：粒子的连续通过，和它们的阻塞，导致阻塞收缩。从一种状态到另一种状态的转变由囊的尺寸与收缩部宽度之间的比率以及囊膜的可变形性决定。发现后者增强颗粒通过较窄的收缩部，其中具有类似直径的刚性颗粒被阻挡并导致堵塞。
2021-10-25 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Microstructure of a liquid complex (dusty) plasma under shear
实验研究了强耦合流体剪切流动的微观结构。液体是剪切熔化的二维等离子体晶体，即，在RF放电等离子体中微米尺寸颗粒的单层悬浮液。使用视频显微镜测量颗粒的轨迹。得到的微观结构是各向异性的，压缩和拉伸轴在$\pm 45^{\circ}$左右的流动方向。对关联函数$g({\bf r})$或静态结构因子$S(\bf{k})$的相应椭圆率给出了流动的（归一化的）剪切速率。
2012-04-02 cond-mat.soft physics.plasm-ph
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
Dynamic Modes of Microcapsules in Steady Shear Flow: Effects of Bending and Shear Elasticities
采用基于泰勒变形参数$α_{\rm D}$、倾斜角$θ$和膜旋转相位角$ϕ$的理论方法研究了稳态剪切流中微胶囊的动力学。结果表明，动态相图随薄膜剪切弹性和弯曲弹性比值的增大而发生显著变化。流体囊泡（无剪切弹性）表现出三种动态模式：（i）在内部流体的低粘度$η_{\rm {in}}$下的坦克踩踏（TT）（$α_{\rm D}$和$θ$松弛至恒定值），（ii）在高$η_{\rm {in}}$下的翻滚（TB）（$θ$旋转），和（iii）在中$η_{\rm {in}}$和高剪切速率$\dotγ$下的摆动（SW）（$θ$振荡）。所有三种模式都伴随着膜（$ϕ$）旋转。对于低剪切弹性的微胶囊，$ϕ$转动的能垒诱导了无$ϕ$转动的TB相以及SW和TB运动的共存相。$ϕ$旋转与TB旋转或SW振荡的同步以旋转频率的整数比发生。在高剪切弹性下，势能中的鞍点消失，中间相消失，并且发生$ϕ$或$θ$旋转。这种相行为与最近的模拟结果，低弯曲弹性的微胶囊。
2010-03-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Signatures of granular microstructure in dense shear flows
粒状材料对剪切应力的反应与普通流体不同。干砂或无粘性粉末等材料不是均匀变形，而是形成剪切带：包含较大相对颗粒运动的狭窄区域，使相邻区域基本上为刚性[1，2，3，4，5]。由于剪切带标志着流动、材料破坏和能量耗散的区域，因此它们在许多工业、土木工程和地球物理过程中起着至关重要的作用[6]。它们也出现在相关的环境中，例如局限于超薄分子层的润滑液中[7]。缺乏关于三维几何形状中剪切带内运动的详细信息，包括颗粒旋转和颗粒间滑移的程度。类似地，关于单个颗粒的性质-它们的微观结构-如何影响密集堆积材料中的运动也知之甚少[5]。结合磁共振成像，X射线断层扫描，和高速视频粒子跟踪，我们得到的局部稳态粒子的速度，旋转和堆积密度的剪切流在三维Couette几何。我们发现，颗粒微观结构的关键特征决定了速度剖面的形状。
2000-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Resonant alignment of microswimmer trajectories in oscillatory shear flows
在环境、工业应用和流变学研究中，游动微生物通常会经历振荡流动。我们实验研究了盐藻{ \it Dunaliella salina}对振荡剪切流的响应，并报告了令人惊讶的发现，即藻类的游动轨迹垂直于流动剪切平面。该排序在驱动参数空间中具有共振的特征。定性再现的行为是由一个简单的模型和模拟占螺旋游泳，提供的机制和标准的共振振幅和频率。这项工作的积极振荡流变学和工业藻类加工的影响进行了讨论。
2016-01-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shape-asymmetry and flexibility in active cross-stream migration in nonuniform shear
Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Tirupati（印度科学教育研究所蒂鲁帕提分校）
本研究揭示活性与前后形状不对称性是微泳者在非均匀剪切中实现跨流迁移的关键被忽视因素，通过带鞭毛微泳者模型探究流体耦合与鞭毛柔性的影响，建立简化理论明确非线性动力学驱动因素，成果可用于活体细胞与人工微泳者的动力学调控，相关流体框架可拓展至多剪切流场景。
2025-04-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Two step micro-rheological behavior in a viscoelastic fluid
我们进行微流变学实验，通过粘弹性蠕虫状胶束流体驱动的胶体珠，并观察到两个独特的剪切稀化制度，他们每个人都显示出牛顿的高原。在较大速度下的剪切变稀行为与宏观流变实验定性一致。第二个过程是在小至百分之几的韦森伯格数下观察到的，在宏观流变学发现中似乎没有类似的情况。前面介绍的一个简单的模型捕捉到了观察到的行为，并意味着两个剪切稀化过程对应于流体中的两个不同的长度尺度。该模型还再现了以前在该系统中观察到的振荡。虽然宏观剪切下的系统似乎是接近平衡的剪切速率在该政权的中间牛顿类高原，一个微观剪切下，因此仍然远离it.The分析表明，存在一个长度尺度的几微米，其性质仍然难以捉摸。
2021-05-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microstructure and thickening of dense suspensions under extensional and shear flows
稠密悬浮液是非牛顿流体，其表现出强烈的剪切增稠和法向应力差。通过对拉伸和剪切流动的数值模拟，我们研究了流变特性是如何由流动下建立的微观结构和颗粒之间的相互作用决定的。通过施加拉伸和剪切流，我们可以评估的程度下，上述增厚制度的流型依赖。即使当流动类型的依赖性受到阻碍，非耗散的反应，如正常的应力差，是存在的，并解释了非牛顿行为的稠密悬浮液。
2017-07-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Pressure shifts in pulsatile shear: A microfluidic method to probe the normal stress response of complex fluids
University of Porto（波尔图大学）
本文通过微流体方法研究复杂流体在脉动剪切下的法向应力响应，揭示了压力偏移与流体分子量之间的标度关系。
2026-01-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The effect of shear stress reduction on endothelial cells: a microfluidic study of the actin cytoskeleton
如在局部缺血中发生的或由于暴露于微重力（例如在太空飞行中遇到的）而导致的血流量减少引起形成血管内部的内皮细胞所感知的剪切应力水平的降低。在本研究中，我们使用微血管芯片设备，以调查在体外剪切应力的减少对剪切适应的内皮细胞的影响。我们发现，在一个小时的曝光减少壁切应力，人脐静脉内皮细胞经历了他们的肌动蛋白骨架的重组，与应力纤维和肌动蛋白的数量减少被招募到细胞的外周带，表明细胞的表型由于改变流量相当快的变化。
2020-04-08 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Separation of microscale chiral objects by shear flow
我们表明，在微流体通道中的平面抛物线流动导致非运动的螺旋形细菌垂直于剪切平面漂移。净漂移的结果从优先排列的螺旋与流线，与方向，取决于螺旋的手性和剪切速率的符号。漂移与基于阻力理论的模型非常一致，并且分离是有效的（>80%）和快速的（<2s）。我们估计布朗旋转扩散对手性分离的影响，并展示了这种方法可以扩展到分离手性分子。
2010-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mechanism of margination in confined flows of blood and other multicomponent suspensions
流动的血液显示出一种称为边缘化的现象，其中白细胞和血小板优先在血管壁附近发现，而红细胞从这些区域耗尽。在这里边际研究使用直接流体动力学模拟的二元悬浮液的硬（S）和软（F）胶囊，以及一个随机模型，该模型结合了悬浮液中的关键粒子传输机制-壁诱导的流体动力学迁移和剪切诱导的对碰撞。随机模型允许直接评估这两种机制的相对重要性，从而表明边缘化（至少在稀释情况下）很大程度上是由于均相（例如s-s）和非均相（s-f）碰撞的微分动力学造成的
2012-09-04 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Actuated rheology of magnetic micro-swimmers suspensions : emergence of motor and brake states
研究了磁场对磁性微泳者悬浮液流变学的影响。我们使用一个模型的稀悬浮液在简单的剪切和恒定的磁场。颗粒剪切应力的推和拉类型的微型游泳者。在低剪切速率的极限下，流变学表现出恒定的剪切应力，称为驱动应力，其仅取决于颗粒的游泳活动。该应力由磁场引起，并且可以是正的（制动状态）或负的（电机状态）。在低磁场的限制下，电动机制动效果的比例关系导出作为模型的无量纲参数的函数。在这种情况下，剪切应力是剪切速率的仿射函数。最后讨论了这种主动系统控制流体流变响应的可能性。
2018-03-19 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Propulsion, deformation, and confinement response of hollow nanocellulose millimotors
微电机和纳米粒子通常使用致密的固体粒子制成，这些固体粒子可以沉积或被困在受限的流动环境中。如果使用一个密度很低的系统，并有足够的强度来携带液体并仍然经历推进运动，那么制造更大的发动机应该是可能的。轻而密的毫米发动机在收缩时也应该比致密的固体发动机变形得更大。毫米发动机是由细菌纤维素的可渗透胶囊制成的，这些胶囊涂有含过氧化氢酶的金属有机框架，能够在过氧化氢水溶液中进行反应推进。使用粒子跟踪来量化马达的运动，并且使用微毛细管压缩和通过受限通道的流动来测量变形。两种不同的推进机制是占主导地位的取决于电机表面化学：氧气泡从亲水性毫微电机，通过反作用力和浮力驱动运动。疏水性毫马达仍然附着在不断增长的气泡上，仅凭浮力移动。尽管它们的体积很大，但低密度的胶囊压缩通过收缩，这将阻碍和被固体发动机阻挡。马达的稀疏结构但相对大的尺寸使它们能够使用最小的固体质量作为马达支撑结构来运输大量的液体。
2022-06-07 cond-mat.soft physics.app-ph physics.bio-ph
