Onset of flow in a confined colloidal glass under an imposed shear stress
利用数值模拟方法研究了在均匀剪切应力作用下的受限胶体玻璃。在宏观和微观尺度上，随后的动力学在流动的开始进行了研究。当施加的应力逐渐减少时，稳定流开始的时间尺度发散，与长寿命的空间不均匀性。在此屈服应力区附近，观察到剪切带结构形式的持续蠕变。
2014-10-26 cond-mat.soft
Shear thickening in Electrically Stabilized Colloidal Suspensions
提出了一种理论的剪切增稠的胶体悬浮液中的颗粒，稳定的静电斥力的发病。基于活化模型的临界剪切应力可以推导出一个恒定的电位和恒定的电荷的方法的球体在稠密的悬浮液中的剪切增稠的开始。与以前的模型不同，考虑了总的相互作用势（吸引力和排斥力之和）。临界剪切应力与总相互作用势的最大值有关，该最大值由每个颗粒的自由体积缩放。与实验研究的比较表明了理论的适用性。
2011-07-25 cond-mat.soft
A quest for shear banding in ideal and non ideal colloidal rods
我们使用流变学、小角中子散射和激光多普勒测速相结合的方法，评估了在非常接近各向同性旋节线的稳态剪切下半稀棒状胶体悬浮液剪切带形成的可能性。采用模型系统，其允许颗粒的长度和刚度变化。流变学特征表明，这些系统在中等剪切速率下强烈剪切稀化。结果表明，最长和最灵活的杆进行最强的剪切变稀，并有最大的潜力，形成剪切带。虽然我们发现一个小的，但显着的梯度的取向序参量整个间隙的剪切细胞，没有剪切带过渡是听话的在该地区的中间剪切速率。在很低的剪切速率下，梯度条带和壁面滑移同时发生，但剪切带随时间的推移是不稳定的。
2018-11-30 cond-mat.soft
Decoupling the effects of shear and extensional flows on the alignment of colloidal rods
纤维素纳米晶体（CNC）可以被认为是模型胶体棒，并在形成具有定制各向异性的软材料方面具有实际应用。在这里，我们采用了两个对比的微流体装置，定量阐明剪切和拉伸流动的稀释CNC分散体的对齐的作用。流场的微观粒子图像测速仪的表征耦合到流致双折射分析，以量化的变形率-对齐关系。CNC对线所需的变形率在拉伸时比剪切时小4 $\times$。延伸中的对齐与变形速率大小无关，但与流动的对齐为0 $^\circ$或90 $^\circ$，取决于其符号。在剪切流动中，随着变形速率的增加，胶体棒逐渐朝向0 $^\circ$取向。我们的研究结果解耦的剪切和拉伸运动学在对齐胶体棒的影响，建立连贯的指导方针，结构化软材料的制造。
2020-09-18 cond-mat.soft
Shear induced tuning and memory effects in colloidal gels of rods and spheres
剪切历史在确定胶体凝胶的线性和非线性流变响应中起着重要作用，并且可以用于调整其结构和流动性质。胶体颗粒纵横比的增加降低了临界体积分数的凝胶化由于颗粒排除体积的增加。使用流变学和共聚焦显微镜的组合，我们调查的稳定和振荡的预剪切历史上的结构和流变性的胶体凝胶形成的二氧化硅球和杆的长度L和直径D（L/D = 10）分散在11 M氯化铯溶液的效果。我们使用无量纲梅森数Mn（= F_visc./ F_attr.）比较稳定和振荡预剪切对凝胶粘弹性的影响。我们发现，在中间锰预剪切后，有吸引力的球凝胶表现出加强，而有吸引力的棒凝胶表现出减弱。有吸引力的棒的凝胶的流变成像表明，在中间Mn，振荡预剪切诱导大的紧凑的棒簇的凝胶微结构中，相比稳定的预剪切。我们的研究突出了颗粒形状对流动和剪切停止后的粘弹性下的凝胶结构的影响。
2022-07-11 cond-mat.soft
Far-from-equilibrium Sheared Colloidal Liquids: Disentangling Relaxation, Advection, and Shear-induced Diffusion
使用高速共聚焦显微镜，我们测量的大振幅振荡剪切下的胶体悬浮液中的颗粒位置。使用粒子的位置，我们量化的原位各向异性的对-关联函数-布朗应力的措施。从这些数据中，我们发现两种不同类型的响应系统从平衡跨越到远离平衡态。第一种是由剪切诱导的平流引起的非线性振幅饱和，而第二种是由于悬浮液松弛和剪切速率之间的竞争引起的线性频率饱和。尽管其不同的基本机制，我们表明，所有的数据可以缩放到一个主曲线，跨越平衡和远离平衡制度，连接小振幅振荡连续剪切。这一观察结果说明了Cox-Merz规则的胶体类似物及其微观基础。布朗动力学模拟表明，粒子间的相互作用足以产生实验观察到的饱和度。
2013-12-28 cond-mat.soft
Controlling colloidal sedimentation using time dependent shear
采用最近发展起来的动力学密度泛函理论，我们研究了壁面上方胶体沉积物对剪切力的响应，展示了剪切力开关和振荡剪切力作用下密度分布和质心随时间的变化。在稳定剪切的发病后，我们确定了两个动力学机制，其时间尺度区分。发病后不久，一个短暂的增强包装结构的墙壁反映了自组织成车道。在更长的时间尺度上，这些效应被传递到主体，导致远离壁的迁移和质心的增加。在振荡剪切流的质心进入一个稳定的状态，让人想起一个驱动阻尼振荡器。
2011-09-10 cond-mat.soft
Modelling of strain fields in sheared colloidal glasses using Eshelby inclusions
当非晶态固体时，它们在小应变下显示弹性形变，然而，超过临界应变，它们屈服并开始塑性流动。这种可塑性的起源在于粒子的不可逆重排。这种重排已经被证明会产生一个长程四极应变场，类似于Eshebly的球形夹杂物。然而，它们在有限温度和有限剪切速率下的时空组织仍不清楚。在这里，我们研究了剪切胶体玻璃中的应变场。我们表明，在均匀流动的应变场可以模拟使用Eshelby夹杂物的分布。特别是，我们表明，剪切胶体玻璃中的空间应变相关性的非平凡衰减是在空间相关的位置形成的塑性重排之间的弹性相互作用的结果。
2019-09-18 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
Crystal Nucleation of Colloidal Suspensions under Shear
我们使用布朗动力学模拟结合伞形取样技术来研究剪切流对均匀晶体成核的影响。我们发现，均匀的剪切速率导致显着抑制的晶体成核速率和临界核的大小的增加。经典成核理论的一个简单的唯象扩展解释了这些观察结果。晶核的取向相对于剪切方向倾斜。
2004-06-10 cond-mat.soft
Shear banding of colloidal glasses - a dynamic first order transition?
我们表明，玻璃上的应用程序的增加剪切场导致一个有趣的动态一阶过渡模拟平衡过渡。通过以下的粒子动力学作为一个函数的驱动场在胶体玻璃，我们确定了临界剪切速率后，玻璃的扩散时间尺度表现出突然的不连续性。利用一个新的动力学序参量，我们证明了这种不连续性类似于一个一阶相变，其中外加应力作为系统动力学演化的共轭场。这些结果提供了新的视角来理解广泛的非晶材料的通用剪切带不稳定性。
2014-01-09 cond-mat.soft
Nonequilibrium Structure of Colloidal Dumbbells under Oscillatory Shear
我们调查的非平衡行为下的振荡剪切场的作用下，采用布朗动力学计算机模拟的密度，塑性结晶悬浮液的轻度各向异性胶体硬哑铃。特别是，我们扩展以前的调查，在那里我们发现了新的非平衡相变，其他纵横比和更大的非平衡参数空间，即更广泛的应变和剪切频率。我们比较和讨论选定的结果的背景下，新的散射和流变实验。模拟和实验都表明，先前发现的从塑性晶体相的过渡，随着剪切应变的增加，也发生在其他的纵横比。我们探讨了应变-频率相的转变行为，并将其总结在非平衡相图中。此外，实验流变学结果表明，随着纵横比的增加，胶体动力学减慢。
2015-11-03 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
Enhanced shear separation for chiral magnetic colloidal aggregates
我们研究了最简单的胶体螺旋桨的设计原理，这是一种由四个相同的球体组成的结构，可以将平移与旋转结合起来，产生受控的漂移运动。通过考虑超顺磁珠，我们表明，同时行动的磁场和剪切流导致迁移的集群在涡度方向。我们调查的迁移速度对集群的几何参数的依赖性，并发现显着的集群分离可以实现在典型的操作条件下的微流控装置。
2010-11-05 cond-mat.soft
Cyclically sheared colloidal gels: structural change and delayed failure time
本研究通过实验与模拟探究循环剪切下胶体凝胶的多尺度行为，揭示剪切引发的结构变化、屈服与应变硬化特性，证实应变硬化可提升凝胶稳定性且该响应具有各向异性。
2025-06-17 cond-mat.soft
Shear Thickening and Scaling of the Elastic Modulus in a Fractal Colloidal System with Attractive Interactions
具有吸引力的范德华相互作用的分形炭黑颗粒的稀油分散体在高剪切速率下显示连续的剪切增稠，然后是剪切变稀。剪切增稠转变发生在$\dotγ_{c}\approx 10^{2}-10^{3}s^{-1}$处，并由团簇的流体动力学破碎驱动。在剪切速率下的预剪切分散体$\dotγ>\dotγ_{c}$产生增强模量的凝胶，其中$G' \sim σ_{pre-shear}^{1.5-2}$和与在固定样品年龄下测量的凝胶中的残余应力成正比。观察到的数据可以解释为使用一个简单的缩放模型的分形集群在剪切应力下的破碎。
2008-05-13 cond-mat.soft
Formation of shear-bands in drying colloidal dispersions
在定向干燥的胶态分散体中，在干燥前沿后面可能出现规则的条带，以$\pm45^\circ$的角度倾斜于干燥线。虽然这些特征已经注意到与金属中的剪切带具有视觉相似性，但直到最近才提出它们形成的物理机制。在这里，通过显微镜下的二氧化硅和聚苯乙烯分散体，干燥的Hele-Shaw细胞，我们证明，频带确实与当地的剪切应变。我们进一步展示了带是如何形成的，它们随干燥层的厚度而缩放，并且它们通过向干燥分散体中加入盐而消除。最后，我们揭示了与干燥相关的压缩力中这些带的起源，并展示了它们如何影响胶体薄膜和涂层的光学性质（双折射）。
2015-09-24 cond-mat.soft
Dynamically Correlated Region in Sheared Colloidal Glasses Revealed by Neutron Scattering
利用原位小角中子散射研究了剪切作用下扩展作用荷电胶体玻璃的微观变形机制，发现了一个动态关联区（DCR）。这个短暂的区域提供了抵抗由外部变形所施加的构型重排的能力，如在剪切稀化制度中DCR的尺寸的演变和在低和中等剪切速率下由DCR维持的局部应力与来自流变学测量的宏观应力之间的定量一致性所证明的。这一发现表明，DCR是一个重要的量，在微观上解决流动和变形行为的强相互作用的胶体。
2017-09-21 cond-mat.soft
Interfacial colloidal monolayers under steady shear: structure and flow profiles
本文研究了水/油界面上带电胶体单分子层的结构动力学与流变学响应之间的耦合，该界面由以受控角速度旋转的微盘驱动进入稳态剪切。该流动导致颗粒分层成与局部位置相关的剪切速率相关联的旋转同心环，这触发了两种不同的动力学状态：颗粒连续地移动（“流动”）靠近微盘，或者在更远的局部能量最小值之间表现出间歇性的“跳跃”。单层的剪切速率依赖的表面粘度可以从界面应力平衡中提取，给出“宏观”流动曲线，其行为对应于颗粒运动的不同微观制度。跳跃区域对应于表面屈服应力$η\sim τ_S^Y \dotγ^{-1}$，而流动区域表现出具有幂律剪切变稀特性的表面粘度。
2015-09-11 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
Coexistence of solid and liquid phases in shear jammed colloidal drops
复杂流体在高应力下表现出多种奇异的流动行为，如剪切增稠和剪切堵塞。流变学是一种强有力的工具，可以用来描述大部分流体的这些流动行为。然而，这种技术在以空间分辨的方式探测流体行为的能力方面是有限的。在这里，我们利用高速成像和自由表面的几何形状下降的影响，研究胶体悬浮液的流动。我们报告，第一次，观察到共存的固体和液体相由于剪切干扰所造成的影响。除了观察牛顿式的传播和大规模剪切干扰，我们观察到这些制度之间的过渡，在扩展下降的堵塞悬浮液的局部补丁的形式。我们捕捉剪切堵塞，因为它发生通过从影响点的固化前旅行，并表明，这方面的速度是由多远的影响条件是超出剪切增稠过渡。
2022-06-07 cond-mat.soft
Shear-Induced Structural Convergence but Formation-History-Dependent Yielding in Sequentially Gelled Binary Colloidal Networks
Northeastern University（东北大学）
通过粒子模拟研究顺序凝胶化二元胶体网络，发现稳态剪切驱动不同初始形态趋同，但屈服行为仍依赖于凝胶化延迟时间和种间吸引力强度，表明存在持久的流变记忆。
2026-06-04 cond-mat.soft
Depinning and heterogeneous dynamics of colloidal crystal layers under shear flow
使用布朗动力学（BD）模拟和分析方法，我们调查的剪切诱导，非平衡动力学的致密胶体悬浮液局限于一个狭窄的狭缝孔。聚焦于其中胶体排列在具有固体状面内结构的定义明确的层中的情况，受限膜显示复杂的非线性行为，例如集体脱钉和通过密度激发的局部输运。这些现象让人联想到在周期性衬底电位上驱动的胶体单层。为了加深这种联系，我们提出了一个有效的模型，该模型将剪切驱动的胶体层的动力学映射到单个粒子在有效衬底电位上的运动。该模型允许估计的临界剪切速率的脱钉过渡的平衡配置的基础上，揭示了重要的参数，如狭缝孔的宽度和相互作用强度的影响。然后，我们转向非均相系统，其中一层小胶体相对于底层大颗粒被剪切。对于这些无公度的系统，我们发现，粒子输运是由密度激发类似于所谓的“扭结”解决方案的Frenkel-Kontorova（FK）模型。然而，与FK模型相反，相应的“反扭结”并不移动。
2016-11-08 cond-mat.soft
Crystallization Kinetics of Colloidal Spheres under Stationary Shear Flow
本文系统地研究了稳态剪切流对带电胶体球分散体系成核和晶体生长速率的影响。此外，还测定了熔点范围内的非平衡相图。剪切流被发现强烈影响诱导时间，晶体生长速率和熔化线的位置。主要发现是：（i）对于给定浓度，晶体生长速率表现出作为剪切速率的函数的最大值，（ii）与在没有流动的情况下生长速率随浓度增加而单调增加相反，对于剪切系统，观察到作为浓度的函数的晶体生长速率的最大值，和（iii）对于给定浓度的诱导时间表现出作为剪切速率的函数的最大值。这些调查结果将在定性层面上得到部分解释。
2005-08-29 cond-mat.soft
Modeling the Behavior of Confined Colloidal Particles Under Shear Flow
The University of Western Ontario（韦仕兰大学）；University of Waterloo（滑铁卢大学）
该研究采用结合晶格玻尔兹曼流体的分子动力学模拟，探究受限胶体在剪切流中的准二维有序化行为，给出相图并证实层间颗粒交换对进入无序相的必要性。
2014-09-17 cond-mat.soft
Local Elasticity in Nonlinear Rheology of Interacting Colloidal Glasses Revealed by Neutron Scattering and Rheometry
胶体悬浮液的流动在自然界和工业中普遍存在。胶体悬浮液具有广泛的流变行为，这与体系的微观结构密切相关。利用原位小角中子散射和流变学测量，研究了电荷稳定胶体玻璃在稳态剪切作用下的变形行为。一个短暂的，局部的弹性响应在粒子水平，称为瞬态弹性区（TEZ），被确定从中子谱。TEZ的存在是动力学不均匀性的标志：剪切下的流体在TEZ的空间范围内表现得像弹性固体，但在TEZ之外则像流体。在剪切变稀区，随着剪切速率的增加，TEZ的尺寸逐渐减小，表明剪切变稀伴随着动力学不均匀性的减小。更有趣的是，TEZ被发现是结构单元，它提供了对所施加的剪切力的抵抗力，这可以通过TEZ所承受的局部弹性应力与在低和中等剪切速率下流变学测量的宏观应力之间的定量一致性来证明。除了荷电稳定的胶体悬浮液，硬球胶体悬浮液在相同的体积分数和剪切速率也进行了测量。结果表明，粒子间的静电斥力在提高局部弹性中起着关键作用。我们的研究结果提供了一个理解的非线性流变相互作用的胶体玻璃从微观力学的观点。
2018-12-12 cond-mat.soft
Wall Adhesion and Constitutive Modelling of Strong Colloidal Gels
在强烈絮凝的胶体凝胶的批量沉降过程中，壁粘附效应通常被认为是可以忽略的。在这项研究中，原位测量的胶体凝胶流变学和固体体积分数分布表明相反，在110 mm直径的沉降柱中观察到显着的壁粘附效应。我们开发并验证了一个数学模型的平衡应力状态下的粘塑性和粘弹性本构模型的壁粘附的存在。这些配方突出的基本问题，胶体凝胶的本构建模，特别是任意张量载荷下的粘塑性和粘弹性流变模型的相对实用性和有效性。所开发的模型进行了验证，对实验数据，这指向一种新的方法来估计的剪切和压缩屈服强度的强烈絮凝的胶体凝胶从一系列的平衡固体体积分数分布在不同的列宽度。
2014-06-24 cond-mat.soft
Microscopic Structural Relaxation in a Sheared Supercooled Colloidal Liquid
在大的剪切应变下致密的非晶材料的流变学还没有完全理解，部分原因是由于难以直接观察这种材料的微观细节。我们使用胶体悬浮液来模拟非晶材料，并利用快速共聚焦显微镜来研究剪切诱导的结构弛豫。我们以几种方式量化颗粒的塑性重排。每一个这些措施的可塑性揭示了空间异质动力学，与局部区域，许多粒子强烈重排这些措施。我们检查这些区域的形状，发现它们基本上是各向同性的，没有任何特定方向的对齐。此外，除了应变施加的总体偏置之外，单个粒子同样可能在任何方向上移动。
2009-12-17 cond-mat.soft
Coupling between long ranged repulsions and short ranged attractions in a colloidal model of zero shear rate viscosity
在这项工作中，我们分析了一个各向同性胶体模型，结合了短程粘性吸引和远程静电排斥。我们计算了稀胶体悬浮液的零剪切粘度和第二维里系数（即，仅对相互作用）作为吸引和排斥的强度的函数。我们还开发了一种分析近似，使我们能够更好地理解这两种类型的相互作用的耦合。吸引力和排斥力对零剪切粘度和第二维里系数的影响方式不同，导致第二维里系数相同但零剪切粘度不同的情况。分析近似表明，相互作用耦合的机理是长程排斥作用可以削弱短程吸引作用的影响。这种效应改变了斥力如何改变零剪切粘度。吸引力和排斥力独立作用，都会增加系统的粘性系数。然而，当两种类型的相互作用一起考虑时，排斥可以屏蔽吸引相互作用的效果，从而降低粘度。
2022-02-18 cond-mat.soft
Surface-charge-induced freezing of colloidal suspensions
使用巨正则蒙特卡罗模拟，我们调查的影响，带电的墙壁上的带电胶体悬浮液的结晶性能限制在这些墙壁之间。调查是基于一个有效的模型，专注于单独的胶体。我们的研究结果表明，流体的高密度行为相比，不带电的墙壁的情况下，带电的墙壁产生的流体-墙壁的相互作用有着至关重要的影响。特别是，基于面内键序参量的分析，我们发现表面电荷诱导的冻结和熔化转变。
2010-06-07 cond-mat.soft
Homogeneous nucleation of colloidal melts under the influence of shearing fields
我们研究了剪切流对均匀晶体成核的影响，使用布朗动力学模拟结合伞形采样技术。由于剪切对称性破缺，导致径向分布函数各向异性。均匀剪切速率抑制晶体形核，导致临界形核尺寸增大。这些观察结果可以用经典成核理论的一个简单的唯象扩展来描述。此外，我们发现，核有一个相对于剪切方向的优先取向。平均而言，核的最长维度沿着涡度方向，而最短维度优选地垂直于涡度方向并且相对于梯度方向略微倾斜。
2004-06-11 cond-mat.soft
How colloidal suspensions that age are rejuvenated by strain application
我们在这里提出了一个微观研究的剪切作用的致密的纯排斥性胶体悬浮液。我们使用多散斑扩散波光谱学来监测胶体颗粒在受到振荡应变后的瞬态运动。这种技术被证明是有效的记录弛豫时间分布的时间演化。经过高振荡剪切，我们表明，这种分布显示了一个完整的老化行为。然而，当施加中等剪切时，分布以非平凡的方式被修改。高剪切能够消除所有样品的历史并使其恢复活力，而中等剪切有助于其老化。我们称这种现象为过度老化。我们表明，过时效可以理解，如果考虑到完整的形状的弛豫时间分布。我们最后报告如何软玻璃流变模型占这种效果。
2002-10-29 cond-mat.soft
Colloidal Lattice Shearing and Rupturing with a Driven Line of Particles
我们研究了二维胶体系统的动力学，使用数值模拟的系统与驱动器施加到一个薄的区域中的样品，以产生局部剪切。对于一个单分散的胶体组装，我们发现一个定义良好的解耦过渡分离的制度的弹性运动从一个塑料阶段，在驱动区域中的颗粒脱离或解耦的散装颗粒，产生剪切带。对于一个bidisperse组装，我们发现，发病的散装无序过渡与剪切带的加宽相一致。我们确定了几个不同的动力学制度，与速度-力曲线中的功能。作为双分散性的函数，解耦力显示出与噪声波动、功率谱和体积速度分布中的特征相关的非单调行为。当钉扎被添加在散装，我们发现，剪切带区域可以变得更加本地化，导致从散装粒子的驱动粒子的去耦。对于无钉扎且有热噪声的系统，在体相系统的热无序转变处，剪切带区域变得更宽，被驱动粒子的平均速度下降。
2012-10-08 cond-mat.soft
Wall adsorption of a colloidal particle moving in a quiescent partially wetting fluid
在热平衡中，两块平行板之间的胶体颗粒浸入部分润湿颗粒和板的流体中，被壁吸引。然而，如果颗粒平行于板运动，则在低雷诺数的极限下，会产生远离板的流体动力升力。我们从理论上研究了这两种效应的竞争，并确定了速度的范围，在该范围内，速度可以作为一个参数控制微流中的吸附。
2003-04-29 cond-mat.soft
Plasticity of a colloidal polycrystal under cyclic shear
我们使用共聚焦显微镜和时间分辨光散射来研究胶体多晶体的塑性，随着样品经受数千次剪切变形循环，晶界网络的演变。晶界运动被发现是弹道的，具有表现出非平凡的幂律尾部的速度分布函数。剪切诱导动力学最初减慢，类似于玻璃材料中自发动力学的老化，但最终达到稳定状态。令人惊讶的是，初始老化状态和稳态之间的交叉时间随着探测长度尺度的增加而减少，暗示晶界动力学的分级组织。
2014-08-27 cond-mat.soft
Shear-induced laning transition in a confined colloidal film
使用布朗动力学（BD）模拟，我们研究了一个密集的带电胶体系统暴露于剪切流在一个封闭的（缝孔）的几何形状。在零流量的平衡系统由三个，明显的层与方形晶体平面内结构。我们证明，足够大的剪切速率，中间层分离成两个子层的颗粒组织成移动车道与相反的速度。这种微巷道状态的形成导致所施加的剪切轮廓的破坏。它不仅对系统的结构有很强的影响，而且对通过应力张量测量的流变性也有很强的影响。在较高的剪切速率下，我们观察到一个无序的状态，最后再结晶的双层膜的行为让人想起。我们期望剪切诱导的拉向是具有三层或更多层的薄膜的一般特征。
2017-01-19 cond-mat.soft
Jamming Distance Dictates Colloidal Shear Thickening
我们报告的动态接触网络的胶体悬浮液剪切增稠的实验和计算观察。致密的悬浮液由空间稳定的聚（甲基丙烯酸甲酯）硬球胶体组成，其是球对称的，并具有不同的表面粗糙度。共焦流变仪和耗散粒子动力学模拟表明，剪切增稠强度与缩放赤字接触数和缩放堵塞距离呈指数关系。与光滑胶体相比，粗糙胶体经历额外的切向和滚动约束，需要平均少1.5 - 2个颗粒接触，以产生相同的剪切增稠强度。这是因为表面粗糙度增强了几何摩擦，使得粗糙胶体在堵塞点附近的自由体积不会发生大的变化。相比之下，光滑的胶体必须经历自由体积的显着减少，以支持等效的剪切应力。不同胶体粗糙度下的有效自由体积与剪切下堵塞时最大近邻数的不足有关。我们的研究结果进一步表明，每个接触的力是不同的颗粒具有不同的形态。
2021-06-03 cond-mat.soft
Microstructural understanding of the length and stiffness dependent shear thinning in semi-dilute colloidal rods
含有低浓度细长胶体棒的复杂流体可以显示出高粘度，而需要很少的流量来稀释流体。这一特征使得细长棒在工业应用和生物学中成为必不可少的成分。虽然这种行为强烈依赖于杆的长度，到目前为止，没有直接的关系可以确定。我们采用了一个图书馆的丝状病毒研究杆的大小和灵活性的零剪切粘度和剪切稀化行为的影响。流变学和小角度中子散射数据进行比较，理想的刚性棒，其中包括一个完整的剪切诱导膨胀的限制的标准理论的修订版。虽然较早预测的长度独立的前因子的限制旋转扩散系数被证实通过改变杆的长度和浓度，修改后的理论正确预测的剪切稀化行为以及潜在的取向顺序。这些结果可以直接应用于了解基于棒状胶体的多种体系和设计新材料。
2019-10-18 cond-mat.soft
Depinning dynamics of confined colloidal dispersions under oscillatory shear
在剪切作用下，强约束的胶体分散体可以表现出多种动力学现象，包括脱钉转变和复杂的结构变化。在这里，我们调查的行为，这种系统下的纯振荡剪切剪切速率$\dotγ(t) = \dotγ_0 \cos(ωt)$，因为它是一个常见的情况下，在流变实验。胶体的脱钉行为是从粒子水平上评估的轨迹，从过阻尼布朗动力学模拟。的数值方法是由一个有效的单粒子模型的基础上，在弱和强驱动的限制分析的补充。通过研究剪切速率振幅$\dotγ_0$和频率$ω$的宽谱，我们观察到完全钉扎和暂时的去钉扎行为。我们发现，临时脱钉发生的剪切速率振幅以上的频率依赖的临界振幅$\dotγ_0^\mathrm{crit}(ω)$，我们得到一个近似的函数表达式。在一定频率范围内，接近$\dotγ_0^\mathrm{crit}(ω)$时，建立时间会大幅增加。在$\dotγ_0^\mathrm{crit}(ω)$之上，我们进一步观察到了各种动力学结构，其稳定性表现出有趣的（$\dotγ_0, ω$）依赖性。这可能为潜在的控制计划带来新的前景。
2022-12-05 cond-mat.soft
Stochastic thermodynamics of a confined colloidal suspension under shear flow
基于布朗动力学模拟，我们研究了剪切流作用下受限胶体悬浮体系非平衡定态的热力学特征。具体来说，我们考虑一个薄膜组成的带电粒子在窄缝孔限制，形成两个层的二次面内结构的平衡。这个多体系统显示出三种不同的稳态，其特征在于独特的动力学和流变学响应所施加的剪切流。计算功和热，我们发现这两个量通过它们的平均值和分布来表示不同的状态。一个特别有趣的情况发生在大的剪切速率，其中颗粒执行集体之字形运动。在这里，我们发现一个双稳态的粒子运动的相位同步的程度。事实证明，这种双稳态是理解整体平均功分布的关键。对于所有的状态，我们比较的工作和热分布的有效的单粒子系统。通过这一点，我们的目标是识别随机热力学量的多体特征。
2018-09-06 cond-mat.soft
Stress-structure relation in dense colloidal melt under forward and instantaneous reversal of shear
致密过冷胶体熔体在从静态向前剪切时，在10%应变下剪切应力过冲，过冲前后相同应力下流体结构不变。此外，我们发现在正常的压力与渗透压在同一应变单调增加的过冲。第一和第二法向应力在大小上变得相当并且在符号上相反。稳态应力和渗透压与Peclet数的函数依赖性证明了牛顿和近牛顿状态之间的交叉。此外，瞬时剪切逆转从稳态表现出Bauschinger效应，其中观察到强烈的历史依赖性取决于流动逆转的时间。颗粒应力和渗透压的分布在流动逆转的点被示出为随后的响应的签名。我们将应力-应变曲线的历史依赖性与通过径向分布函数的角分量测量的流体结构的变化联系起来。发现从正向流态到反向流态的过渡过程中存在均匀压缩。
2015-06-16 cond-mat.soft
Flow curves of dense colloidal dispersions: schematic model analysis of the shear-dependent viscosity near the colloidal glass transition
最近提出的一个示意性模型的非线性流变学的致密胶体分散体相比，在悬浮液中，由热敏颗粒测量的流动曲线。这个纯排斥模型系统的体积分数可以通过改变温度来调节。因此，可以以可再现的方式实现高体积分数（$ϕ\leq 0.63$）。流动曲线的定量分析表明，理论方法捕获的低剪切粘度的增加与密度的增加，剪切稀化的增加剪切速率，和软玻璃态固体的产量。高剪切粘度的变化可以追溯到流体动力学相互作用，其不包含在本方法中，但可以通过适当的重新缩放并入数据分析中。
2005-02-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
The key-lock mechanism in nematic colloidal dispersions
我们考虑二维胶体的相互作用，在液晶，与墙壁或几何边界。在垂面边界条件下，胶体圆盘与平壁之间的相互作用总是相互排斥的。在结构化的或雕刻的具有空腔的墙壁上，排斥可能会转化为强烈的吸引力，与胶体的形状和大小紧密匹配。这种键锁型的相互作用进行了详细分析，spherocylinertium腔的各种长度呼吸比，通过最小化的Landau-de Gennes自由能功能的取向序参量。我们发现，吸引力只发生在一个小范围内的胶体大小和一个狭窄的范围内的墙壁周围的墙壁的对称轴的方向与腔。
2004-03-10 cond-mat.soft
Hyperuniform structures formed by shearing colloidal suspensions
在周期性剪切的悬浮液中，存在动态相变，其特征在于在颗粒轨迹可逆的吸收状态和轨迹混乱且扩散的活性状态之间的临界应变幅$γ_c$。“碰撞”粒子表面之间的排斥性非流体动力学相互作用被认为是这种时间反演对称性破缺的来源。一个简单的玩具模型称为随机组织定性地再现了这种转变的动力学特征。随机组织和其他吸收状态模型表现出超均匀性，在临界状态下，由结构因子$S(q \rightarrow 0) \sim q^α$和$α> 0$量化的长尺度上的密度波动受到强烈抑制。在这里，我们实验表明，在周期性剪切悬浮液中的颗粒组织成各向异性的短程秩序，但各向同性，长程超均匀秩序的振荡剪切振幅接近$γ_c$的结构。
2020-02-11 cond-mat.soft
Strain Heterogeneity in Sheared Colloids Revealed by Neutron Scattering
最近的计算和理论研究表明，胶体悬浮体在稳态剪切下的变形在颗粒水平上是高度不均匀的，并且对宏观变形行为具有关键影响。尽管其相关的各种工业应用的胶体悬浮液，散射的研究集中在解决非平衡胶体结构的异质性是稀缺的。在这里，我们报告的第一个实验结果，使用小角中子散射。从应变不均匀性的演变，我们得出结论，剪切诱导变形从近仿射行为在低剪切速率，塑性重排时，剪切速率是高的。
2017-10-16 cond-mat.soft
Slip length dependent propulsion speed of catalytic colloidal swimmers near walls
由于自生流体流动而推进的催化胶体游泳者表现出对表面的强烈亲和力。我们在这里报告的实验测量显着不同的速度，这样的microswimmer在附近的基板由不同的材料。我们发现，速度与基板上的溶液接触角$θ$，这反过来又涉及到相关的流体动力学基板滑移长度，作为$V\propto(\cosθ+1)^{-3/2}$的规模。我们发现，这种依赖性可以归因于游泳者和基板之间的渗透耦合。我们的工作指出，在墙上的流体动力学滑动，虽然往往不考虑，可以显着影响催化游泳者的自推进。
2019-09-09 cond-mat.soft
A Stability Diagram for Dense Suspensions of Model Colloidal Al2O3-Particles in Shear Flow
在Al2O3悬浮液中，取决于实验条件，可以发现非常不同的微观结构，包括流体状悬浮液、排斥结构和聚集微观结构。对于陶瓷的技术加工，微观结构的知识是重要的，因为它基本上决定了要生产的工件的稳定性。为了启发这个话题，我们调查这些悬浮液剪切模拟。我们观察到团簇形成在两个不同的长度尺度：最近邻的距离和系统大小的长度尺度。我们发现，聚类行为不依赖于观察的长度尺度。如果颗粒间的相互作用没有吸引力，则颗粒在剪切流中形成层。结果总结在稳定性图中。
2007-03-09 cond-mat.soft
Reversibility and hysteresis of the sharp yielding transition of a colloidal glass under oscillatory shear
眼镜的机械响应仍然难以理解。最近的研究结果表明，软玻璃的振荡流变学伴随着一个尖锐的非平衡转变的微观动力学。在这里，我们同时使用X射线散射和流变学来研究在胶体玻璃的振荡剪切中观察到的从各向异性固体到各向同性液体动力学的急剧对称性变化的可逆性和滞后性[D. V. Denisov，M. T.当湾，澳-地Struth，A. Zaccone和P. Schall，Sci. Rep. 5，14359（2015）]。我们使用应变扫描与增加和减少应变振幅表明，在类比平衡过渡，这种尖锐的对称性变化是可逆的，并表现出系统的频率依赖性滞后。使用非仿射响应形式主义的非晶态固体，我们表明，这些滞后效应产生的频率相关的非仿射结构笼重排在大应变。这些结果巩固了一阶振荡剪切过渡的性质，并通过测量和理论建模量化相关的滞后效应。
2016-03-16 cond-mat.soft
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
Mean-field microrheology of a very soft colloidal suspension: inertia induces shear-thickening
胶体悬浮液具有丰富的流变性，并且可以表现出剪切稀化以及剪切增稠。最近的数值模拟表明，剪切增稠可能归因于胶体的惯性，除了它们之间的流体动力学相互作用。在这里，我们考虑理想的极限的稠密浴软胶体以下的欠阻尼朗之万动力学。我们使用平均场方程的胶体密度得到的阻力的解析表达式所感受到的探针通过悬浮液在恒定速度拉动。我们的研究结果表明，惯性确实可以通过允许密度波传播通过悬浮液诱导剪切增稠。
2015-04-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hard colloidal rods near a soft wall: wetting, drying, and symmetry breaking
在Onsager的密度泛函理论，我们探讨的热力学和结构性质的各向同性和粘性流体的硬针状胶体接触的硬基板上涂有软短程吸引或排斥层。作为软相互作用的范围和强度的函数，我们发现润湿和干燥的过渡，预干燥线，和从单轴到双轴的润湿和干燥膜的破胶过渡。
2006-01-23 cond-mat.soft
Rheology of bidisperse suspensions at the colloidal-to-granular transition
School of Engineering, The University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）；School of Physics and Astronomy, The University of Edinburgh（爱丁堡大学物理与天文学院）
研究双分散悬浮液在胶体到颗粒过渡时的流变学行为，揭示了不同组分比例下粘度和剪切变稠特性变化规律。
2025-06-05 cond-mat.soft
Dynamic self-assembly of charged colloidal strings and walls in simple fluid flows
胶体粒子在流体流动中可以自组装成各种有序结构，在生物医学、材料合成和密码学等领域具有潜在的应用。这些动态过程也是探索非平衡条件下自组装一般原理的基本兴趣。在这里，我们报告了一个简单的微流体实验，带电胶体粒子自组装成流动对齐的一维字符串与规则的颗粒间距附近的固体边界。利用高速共聚焦显微镜，我们系统地研究了流速，静电和粒子多分散性对观察到的弦结构的影响。通过研究稳定的流动驱动的粒子对的详细动力学，我们定量表征粒子间的相互作用。在此基础上，我们构建了一个简单的模型来解释这一有趣的非平衡自组装过程。我们的研究表明，胶体弦产生于吸引力之间的流体动力学耦合和排斥粒子之间的静电相互作用的微妙平衡。最后，我们证明，与横向电场的协助下，一个类似的机制也导致了二维胶体壁的形成。
2017-01-29 cond-mat.soft
Inhomogeneous steady shear dynamics of a three-body colloidal gel former
本研究利用自适应布朗动力学模拟探究了三体胶体凝胶在非均匀剪切力下的稳态流动，发现其非平衡响应由粘性和结构性超绝热力驱动，并证明幂泛函理论能准确重现粘性力分布。
2023-01-16 cond-mat.soft
