Relaxation Times and Rheology in Dense Athermal Suspensions
本文研究了零温下受剪切作用的弹性粒子模型中的阻塞相变。关键量是弛豫时间$τ$，其通过停止剪切并使能量和压力衰减到零而获得。在许多不同的密度和初始剪切速率下，我们进行几次这样的弛豫以确定平均$τ$。我们建立了$τ$以与粘度相同的指数发散，并从$τ$与配位数的关系确定了另一个指数。虽然大多数的模拟是由于粒子相对于一个afferous剪切基板的运动与耗散模型（RD $_0$模型），我们也研究了CD $_0$模型，其中的耗散是由于速度差的磁盘接触，并确认上述指数是相同的这两个模型。我们还考虑了有限尺寸对$τ$和配位数的影响。
2015-03-29 cond-mat.soft
Investigation of the dynamical slowing down process in soft glassy colloidal suspensions: comparisons with supercooled liquids
从动态光散射（DLS）实验中获得的强度自相关函数估计的主要和次要的松弛时间尺度的老化胶态悬浮液的Laponite。这些松弛过程的动态减慢相比，在脆弱的过冷液体的观察，通过建立一个一对一的映射之间的等待时间，因为过滤的Laponite悬浮液和逆的温度的过冷液体，是迅速淬火对它的玻璃化转变温度。新的时间尺度，如Vogel时间和Kauzmann时间，被提取来描述Laponite悬浮液中的动力学停滞现象。结果是强烈地让人联想到那些从接近其玻璃化转变的过冷液体中提取的，它表明，每个Laponite浓度计算的Vogel时间近似等于Kauzmann时间，并且存在一个强耦合的主和次级松弛过程之间的老化Laponite悬浮液。此外，这里给出的实验数据清楚地表明了Laponite悬浮液在样品浓度范围内的老化动力学的自相似性质。
2013-12-04 cond-mat.soft
Turbulent-like flows in quasi two-dimensional dense suspensions of motile colloids
本研究以Quincke不稳定性驱动的运动胶体为模型，实验探究准二维稠密悬浮液的低雷诺数类湍流流动，发现高波数能谱呈k⁻⁴标度，且存在动态结构记忆效应。
2025-02-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Optimal Turbulent Transport in Microswimmer Suspensions
微型游泳器悬浮液自组织成复杂的时空流动模式，包括涡格和中尺度湍流。在这里，我们探讨被动示踪剂的运动的后果，基于连续模型的microswimmer速度场。我们观察到两个定性不同的制度区分通过无量纲久保数$K$。在平流强度正好高于湍流过渡时，流场发展非常缓慢（$K \gg 1$），空间涡旋结构导致主要的捕获效应。相反，在湍流状态的深处，更快的动力学（$K \ll 1$）与所谓的扫描假设一致，导致输运性质完全由时间相关性决定。在（$K \approx 1$）之间，我们观察到一个最佳的运输制度，由扩散系数的最大值发出信号。
2022-08-11 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Linear and Nonlinear Rheology and Structural Relaxation in Dense Glassy and Jammed Soft Repulsive Microgel Suspensions
我们提出了一个综合的实验和定量的理论研究的自交联，中性，排斥pNIPAM微凝胶悬浮液的浓度（c）范围跨越流体，玻璃和假定的“软堵塞”制度的力学。在玻璃状态下，我们测量了超过30年的线性弹性动态剪切模量，其遵循明显的幂律浓度依赖性G '~ $c^{5.64}$，然后在高浓度下急剧交叉到接近线性增长。我们制定了一个理论的方法来解决所有三个政权在一个单一的概念布朗动力学框架。一个最低限度的单颗粒描述的构建，允许微凝胶大小随浓度变化，由于空间去溶胀效应。使用赫兹排斥粒子间的潜力和一套统计力学理论，定量预测在静态条件下的微凝胶集体结构，动态本地化长度，弹性模量，和结构弛豫时间。基于一个恒定的颗粒间排斥强度参数，这是由需要的理论，以重现整个浓度范围内的线性弹性剪切模量确定的，我们证明了良好的理论和实验之间的一致性。理论预测了静态结构弛豫时间在变形下的变化，以及屈服应力和应变随浓度的变化。与我们的观察得到合理的协议。据我们所知，这是第一次尝试定量了解结构，静态松弛和剪切弹性，和非线性屈服的致密微凝胶悬浮液使用微观力为基础的理论方法，包括激活跳跃过程。我们希望我们的方法将是有用的其他软聚合物颗粒悬浮液的核壳家庭。
2018-09-28 cond-mat.soft
First-Principles Constitutive Equation for Suspension Rheology
我们提供了一个详细的推导最近开发的第一原理方法来计算系统的平均值的相互作用，球形布朗粒子下随时间变化的流。虽然我们把自己限制在均匀和不可压缩的流动，时间依赖性和几何形状（如剪切，延伸）是任意的。模式耦合理论中的近似公式特别适用于稠密的胶体悬浮液，并捕获了由颗粒相互作用引起的缓慢弛豫以及由此产生的向非晶态固体的玻璃化转变。胶体悬浮液中缓慢的结构弛豫和随时间变化的外部流动之间的微妙相互作用可以在完全张量理论中进行研究。
2012-05-09 cond-mat.soft
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
Transport powered by bacterial turbulence
我们证明，细菌浴中的集体湍流状运动可以为介观载体通过悬浮液的定向运输提供动力和引导。在我们的实验和模拟中，一个微型楔形的“推土机”从不同密度的细菌浴中吸取能量。我们得到了一个最大的传输速度是在湍流状态下实现的细菌悬浮液。这种对细菌随机运动的明显纠正是由载体的尖点区域内的极性有序细菌引起的，该尖点区域被屏蔽而不受外部湍流波动影响。
2014-03-17 cond-mat.soft
Modeling dependence of creep recovery behavior on relaxation time distribution of ageing colloidal suspensions
建立了软玻璃材料弛豫时间分布与最终回复率之间的比例关系模型。我们提出，在蠕变恢复时间小于年龄的限制下，时间平移不变性可以应用于老化软材料。在这种极限下，多模态线性粘弹性模型与Spriggs弛豫谱预测增强的最终恢复与放宽的弛豫时间分布。我们分析了这些结果的背景下的蠕变恢复行为的锂皂石与不同浓度的盐的水悬浮液。
2009-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
Onset of slow dynamics in dense suspensions of active colloids
本研究利用自驱动 Janus 粒子稠密悬浮液发现活性系统具有类似玻璃态的慢动力学特征，且增加活性会加速系统弛豫并提高玻璃化转变密度。
2024-06-25 cond-mat.soft
Aspects of the dynamics of colloidal suspensions: Further results of the mode-coupling theory of structural relaxation
理想化的模式耦合理论的硬球胶体颗粒的悬浮液中的结构弛豫的结果，并与最近的光散射实验进行了讨论。结构弛豫在很长一段时间内变得非扩散，这与基于de Gennes窄化概念的预期相反。最终$α$弛豫的弛豫时间和振幅的波矢量依赖性的半定量连接解释了Segr{è}和Pusey [Phys. Rev. Lett. { \bf 77}，771（1996）]。渐近展开导致的密度依赖性的定性理解广义斯托克斯-爱因斯坦关系。这种关系也被推广到非零频率，从而支持Mason和Weitz的推理[Phys. Rev. Lett { \bf 74}，1250（1995）]。动态瞬态结构松弛的模型，将短期扩散和流体动力学相互作用的短时间内进行了讨论。
1999-08-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
The Role of Collective Elasticity on Activated Structural Relaxation, Yielding and Steady State Flow in Hard Sphere Fluids and Colloidal Suspensions Under Strong Deformation
我们从理论上研究了外部变形的影响激活结构松弛和玻璃硬球流体的非线性力学响应的基本方面的非平衡版本的Elementary集体非线性Langevin方程（ECNLE）理论的背景下。ECNLE理论将激活松弛描述为一个耦合的局部-非局部事件，涉及局部笼化和更长范围的集体弹性，后者随着填充分数的增加变得更加重要。核心的新问题是，这种物理图像，以及相对于弹性物理学的笼的重要性，如何取决于外部应力，应变和剪切速率。理论预测的变形诱导的流动性增强，松弛开始加速在显着较低值的应力，应变或无量纲剪切速率，变薄的结构弛豫时间和粘度与表观幂律指数，一个非零的激活势垒在剪切变薄制度，赫歇尔-Bulkley形式的速率依赖的稳态剪切应力，动态屈服应力随填充分数呈指数增长，并降低了变形下的动态脆性和不均匀性。实验和模拟的结果进行了对比，定性或更好的协议是found. An总括性的结论是，变形大大降低了大部分，但不是所有的，物理问题的重要性，与应力相关的动态异质性现象定性敏感的集体弹性的较长范围的集体弹性效应。总的来说，非线性流变学是一个更局部笼规模的问题比静态松弛，虽然与变形修改激活过程仍然很重要。
2020-06-24 cond-mat.soft
Unified Microscopic Theory of Stress Relaxation, Structural Evolution, and Memory Effects in Dense Glass Forming Brownian Suspensions After Flow Cessation
University of Illinois（伊利诺伊大学）；Department of Materials Science and Engineering, University of Illinois（伊利诺伊大学材料科学与工程系）；Materials Research Laboratory, University of Illinois（伊利诺伊大学材料研究实验室）；Department of Chemistry, University of Illinois（伊利诺伊大学化学系）；Department of Chemical & Biomolecular Engineering, University of Illinois（伊利诺伊大学化学与生物分子工程系）
本文提出一种统一的微观统计力学理论，解释流停止后结构和应力恢复的耦合时间演化，适用于非平衡态下的布朗悬浮体。
2026-04-14 cond-mat.soft
Kinetics of the glass transition of fragile soft colloidal suspensions
微观弛豫时间尺度估计从Laponite悬浮液与不同浓度（$C_{L}$），添加盐浓度（$C_{S}$）和温度（$T$）的动态光散射实验获得的自相关函数。在较早的工作[ Soft Matter，10，3292-3300（2014）]中已经表明，胶体玻璃的弛豫时间尺度的演变可以通过将前者的等待时间（$t_{w}$）与后者的热力学温度的倒数（$1/T$）映射来与分子玻璃形成剂进行比较。在这项工作中，脆弱性参数$D$，这表明偏离阿克里乌斯行为，从拟合的结构弛豫时间尺度的时间演变。对于在这项工作中研究的锂皂石悬浮液，$D$被认为是独立的$C_{L}$和$C_{S}$，但弱依赖于$T$。有趣的是，$D$的行为证实了分子玻璃形成剂相对于等效变量的脆性行为。此外，拉伸指数$β$，它量化的宽度$w$的结构弛豫时间尺度的频谱被认为是依赖于$t_{w}$。一个假设的Kauzmann时间$t_{k}$，类似于分子玻璃的Kauzmann温度，被定义为$w$发散的时间尺度。对应于为分子玻璃定义的沃格尔温度，假设沃格尔时间$t^{\infty}_α$也被定义为结构弛豫时间发散的时间。有趣的是，在$t_{k}$和$t^{\infty}_α$之间观察到相关性，这与已知的脆性分子玻璃形成剂的相关性非常相似。一个耦合模型，占$t_{w}$依赖的拉伸指数用于分析和解释$t_{k}$和$t^{\infty}_α$之间的相关…
2015-06-09 cond-mat.soft
Flow-history-dependent orientational relaxation in dilute polydisperse colloidal rod suspensions
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克地区大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
研究稀释非均质棒状胶体悬浮液在流体作用下的取向弛豫行为，揭示流史对取向弛豫动态的影响，建立基于旋转扩散系数的Péclet数模型解释实验数据。
2026-04-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Understanding the rheology of kaolinite clay suspensions using Bayesian inference
泥浆是细颗粒（沙子、淤泥和粘土）在水中的悬浮物。泥浆中粘土矿物的相互作用产生了复杂的流变行为，如屈服应力、触变性和粘弹性。在这里，我们实验研究高岭石粘土悬浮液，模型泥浆，使用稳态剪切流变仪的流动行为。流变曲线表现出屈服应力和流变滞后行为的各种高岭石体积分数（$ϕ_k$）。进一步了解这些行为需要拟合现有的本构模型，这是具有挑战性的，由于许多拟合参数。为此，我们采用贝叶斯推断方法，马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC），以适应实验流动曲线的微观结构粘弹性模型。该方法使我们能够估计的粘土悬浮液的流变特性，如粘度，屈服应力，和松弛时间尺度。固有的松弛时间尺度的比较表明，高岭石粘土悬浮液是强粘弹性和弱触变性在相对较低的$ϕ_k$，而几乎是无弹性和纯触变性在高$ϕ_k$。总体而言，我们的研究结果提供了一个框架，预测模型拟合，以阐明天然材料和其他结构流体的流变行为。
2022-10-21 cond-mat.soft
Stress relaxation in a dilute bacterial suspension: The active-passive transition
我们分析了稀释的细菌悬浮液的时间依赖性非线性流变学（例如E。大肠杆菌）的一对冲动开始的线性流动-简单剪切和单轴拉伸。流变学由细菌取向分布决定，其满足动力学方程，该动力学方程包括由施加的流动引起的旋转，以及通过旋转扩散和翻滚而松弛至各向同性。相关的无量纲参数是Peclet数$Pe\equiv \dotγτ$和$τD_r$，Peclet数决定了流动诱导取向各向异性的重要性，$τD_r$量化了两种内在取向去相关机制（翻滚和旋转扩散）的相对重要性。这里，$τ$是表现出奔跑-翻滚动力学的细菌的平均奔跑持续时间，$D_r$是细菌的固有旋转扩散率，而$\dotγ$是施加的速度梯度的特征幅度。动力学方程的解决方案是使用频谱伽辽金法数值获得的，并在整个范围内的$Pe$产生相关的流变性能。对于简单剪切，我们在小$Pe$下的分析预测的应力松弛与Lopez等人（2015）的实验观察结果非常一致。然而，在大$Pe$上的分析产生了性质上不同的弛豫。实验中的流变学响应对应于从小$Pe$的主动游泳者的近各向同性悬浮到大$Pe$的被动杆的明显（近）各向同性悬浮的过渡。相比之下，计算产生了预期的过渡到一个几乎流动对齐悬浮被动刚性棒在高$Pe$。我们探测这种主动-被动过渡系统，补充数值解与解析解从适当的基态微扰展开。
2018-09-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Lasting effects of discontinuous shear thickening in cornstarch suspensions upon flow cessation
当流动突然停止时，表现出不连续剪切增稠（DST）的稠密悬浮液经历复杂的应力松弛。使用旋转流变仪，我们研究了两步松弛的水玉米淀粉悬浮液的DST状态后停止流动，并表明DST流体保留其剪切增稠状态的记忆，直到剪切应力达到一个恒定值在晚些时候。我们发现，这个残余应力在弛豫结束前的稳态粘度增加。此外，表征剪切应力的两步指数衰减的时间尺度表现出对稳态粘度的近线性依赖性。在目前的框架内，归因于DST的流体动力润滑层的故障，导致颗粒间的摩擦接触，稳态粘度的持久影响表明，摩擦接触的记忆持续到年底的放松，尽管存在的颗粒之间的排斥力。这些结果表明，完全的，自发松弛的系统的DST是停滞的摩擦力链的部分保留，这可能是由固定的边界和玉米淀粉颗粒之间的粘附力。
2021-11-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Giant deviation of a relaxation time from generalized Newtonian theory in Discontinuous Shear Thickening suspensions
研究了玉米淀粉在水中的非连续剪切增稠悬浮液的瞬态弛豫。我们进行了2种类型的松弛实验，从平行板流变仪中的稳定剪切开始，然后停止顶板旋转并测量瞬时扭矩松弛，或者去除板上的扭矩并测量瞬时工具旋转。我们发现，在低重量分数$ϕ_{eff}<58.8\pm0.4\%$，悬浮液表现出的松弛行为与广义牛顿流体一致。然而，对于更大的重量分数$58.8\% < ϕ_{eff} < 61.0\%$，接近液-固转变$ϕ_c=61.0\pm0.7\%$，我们发现弛豫行为不同于广义牛顿模型。在此范围内的弛豫时间与剪切增稠开始时的临界剪切速率的倒数成比例。在此范围内的弛豫时间是相同的应力和速率控制的实验，而不是从弛豫时间计算的粘度，这是预计在广义牛顿模型中的固有材料参数。测量的弛豫时间和广义牛顿预测之间的差异被发现是高达$10^4$，和外推发散的极限$ϕ_c$的广义牛顿预测接近0。在最高权分数下，测量的弛豫时间尺度为$\sim 1$ s的量级。这个时间尺度是肉眼可以分辨的，这一事实对于理解这些系统中常见的一些动态现象可能很重要。我们还表明，使用临界剪切速率$\dotγ_c$在剪切增稠的开始，以表征有效的重量分数，可以更精确地表征材料性能附近的临界点$ϕ_c$，使我们能够解决这个过渡如此接近$ϕ_c$。
2017-11-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic length-scale selection and effective viscosity in microswimmer suspensions
主动悬浮液中的中尺度湍流的一个普遍特征是出现典型的涡长尺度，这与湍流高雷诺数流动的尺度不变性明显不同。在细菌液体、内皮组织和活性胶体中已经观察到集体长度尺度选择，但这种现象的物理起源仍然难以捉摸。在这里，我们系统地推导出一个有效的四阶场论从一个通用的微观模型，使我们能够预测在microswimmer悬浮液中的典型涡流大小。建立在自洽封闭条件下，推导表明，涡的长度尺度是由当地的对齐力和中程水动力相互作用之间的竞争。涡流结构的理论模拟中发现同意最近的测量枯草芽孢杆菌悬浮液。此外，我们的方法正确地预测了一个有效的粘度增强（降低），如实验报告的拉（推）微生物。
2015-09-30 cond-mat.soft
Hyper-aging Dynamics of Nano-clay Suspension
纳米粘土Laponite的水悬浮液经历作为时间的函数的结构演变，这增强了其弹性和弛豫时间。在这项工作中，我们采用有效时间的方法进行蠕变实验研究长期松弛动力学。通常，我们观察到，弹性模量的单调演变转移到较低的老化时间，而粘性模量的最大值得到逐步扩大的实验进行后的日期，因为制备（空闲时间）的纳米粘土悬浮液。有效时间理论的应用产生了所有蠕变曲线的叠加，而不管它们的初始状态。由此产生的弛豫时间对老化时间的依赖性在小的空闲时间显示出非常强的超老化动力学，其逐渐减弱以在非常大的空闲时间的限制下表现出线性依赖性。值得注意的是，纳米粘土悬浮液的这种行为类似于对聚合物玻璃观察到的行为。考虑老化作为一个一阶过程表明，持续的超老化动力学导致老化停止。因此，弛豫时间对老化时间的依赖性必须衰减，最终产生线性或较弱的对时间的依赖性，以便在实验观察到的非常大的时间的限制下逐渐接近低能态。我们还开发了一个简单的缩放模型的基础上的概念老化的能量井，定性捕捉各种实验观察非常好，导致深刻的洞察超老化动力学的纳米粘土悬浮液。
2012-09-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Memory-aware acceleration of orientational dynamics in nanoparticle suspensions
Universidad de Granada（格拉纳达大学）
研究通过实验和理论分析，揭示了纳米颗粒取向动力学中的记忆效应，并提出抑制慢速松弛模式的协议，从而显著减少弛豫时间。
2026-03-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stiffness-dependent Dielectric Relaxation in Thermoreversible Microgels: Effects of Temperature and Strain
Raman Research Institute（拉曼研究所）
本研究通过介电谱与流变测量，揭示PNIPAM微凝胶刚度调控微观与宏观弛豫动力学，为设计自适应软材料提供框架。
2026-09-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Evolution of particle-scale dynamics in an aging clay suspension
利用多散斑X射线光子相关光谱技术研究了高电荷纳米圆盘形成的胶体悬浮液的慢动力学行为。在对应于颗粒间长度尺度的散射波矢量$q$处，动态结构因子遵循形式$f(q,t) \sim \exp[-(t/τ)^β$ ]，其中$β\approx$ 1.5。特征弛豫时间$τ$随样品年龄$t_a$的增加近似为$τ\sim t_a^{1.8}$，随$q$的减少近似为$τ\sim q^{-1}$。这种压缩指数衰减与弛豫时间成反比的变化与$q$是一致的，最近的模型，描述了在无序的弹性介质中的动态应变随机，局部结构重排。在$f(q,t)$中测得的衰减幅度随$q$的变化而变化，其方式意味着笼状粒子在短时间内的运动。随着$t_a$的增加，该运动范围的减小和悬浮液电导率的增加表明颗粒间排斥力的增加是模型暗示的内应力发展的机制。
2004-10-15 cond-mat.soft
Study of dynamical heterogeneities in aging colloidal nanoclay suspensions
合成粘土Laponite的水悬浮液经历从液体状遍历状态到玻璃状非遍历停滞状态的转变。在非常类似于在过冷液体中观察到的动力学减速的观察中，Laponite悬浮液中的动力学停滞现象伴随着$α$ -弛豫时间随着样品老化时间$t_{w}$的增加而增长。在接近玻璃化转变的玻璃形成液体中观察到的普遍存在的动力学减速和脆弱行为通常归因于不同动力学不均匀性的大小的增长。在这篇文章中，我们提出了在老化胶Laponite粘土系统的动力学不均匀性的表征通过调用三点动态磁化率形式主义。在动态光散射实验中，研究了平均两点强度随时间变化的自相关性及其对控制参数$t_{w}$的敏感性。由Kohlrausch-Williams-Watts方程推导出的弛豫时间尺度分布随$t_{w}$的增大而变宽，表明非均匀动力学减速。采用一种合适的形式来计算三点关联函数的老化胶体悬浮液的主要控制参数是$t_{w}$。计算的三点动态磁化率呈现出一个峰，峰高随着$t_{w}$的发展而增加。动力学关联粒子的数目最初随着$t_{w}$的增加而快速增加，然后在接近非遍历转变点时逐渐减慢，这一观察结果与有关过冷液体的报道一致.我们的研究证实了Laponite悬浮液中动力学不均匀性的增长，从而对这些各向异性、带电的胶体粘土纳米颗粒的老化悬浮液的脆弱的过冷液体样动力学提供了新的认识。
2016-10-14 cond-mat.soft
Controlling Turbulent Flows in Compressible Active Liquid Crystals
University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Emory University（埃默里大学）；Brandeis University（布兰迪斯大学）
基于光图案化准二维活性悬浮液实验，发展可压缩活性向列相连续介质理论，以压缩率为调节旋钮，引导活性湍流，稳定动力学稳态，确立压缩率为活性向列相悬浮液密度变化和湍流的控制参数。
2026-10-16 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Mpemba effect in inertial suspensions
Mpemba效应（一种违反直觉的热松弛过程，最初较热的系统可能会比最初较冷的系统更快地冷却到稳态）的惯性悬浮液剪切下的模型进行了研究。松弛到一个共同的稳定状态的悬浮液最初准备在准平衡态进行了比较，最初准备在非平衡剪切状态的悬浮液。两类Mpemba效应被确定，正常的和异常的。前者是通用的，在这个意义上，从冷的非平衡剪切状态开始的动力学温度被从热的准平衡态开始的动力学温度超过，由于在后者中没有初始粘性加热，导致更快的初始冷却。反常的姆奔巴效应与正常的姆奔巴效应相反，因为尽管非平衡剪切态的初始冷却较慢，但它最终可以超过初始较冷的准平衡态。基于动力学理论的理论结果与非弹性硬球的事件驱动模拟结果一致。同时也证实了在这些悬浮液中存在一种特殊的加热过程--逆Mpemba效应。更具体地说，我们发现存在一个混合的过程中，加热和冷却可以观察到在放松。
2021-02-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheological Signatures of Gelation and Effect of Shear Melting on Aging Colloidal Suspension
失去热力学平衡的胶体悬浮液经历物理老化，其中它们的结构演变以降低自由能。在Laponite的水悬浮液中，物理老化伴随着弹性模量和粘性模量作为时间的函数的增加。在这项工作中，我们研究了在不同频率下的弹性和粘性模量的时间演变，并观察到新鲜制备的Laponite水悬浮液表现出相同的流变行为报告的交联聚合物材料进行化学凝胶化。因此，在某一时刻，tanδ被观察到与频率无关。然而，对于在施加剪切熔融之前在静止条件下保存较长时间的样品，剪切熔融之后的液体到固体的转变显示出与经典凝胶化的更大偏差。我们还获得了连续的弛豫时间谱的粘性模量的频率依赖性。我们观察到，随着休息时间的增加，连续弛豫时间谱显示出逐渐变化，从负斜率，描述优势的快弛豫模式的正斜率代表优势的慢弛豫模式。我们提出，剪切熔融悬浮液的凝胶化行为的偏差源于剪切熔融不能完全打破的结晶结构，从而产生未破碎的聚集体。这种未破碎的聚集体的体积分数随静置时间而增加。对于小的静止时间，存在较少数量的未破碎的聚集体导致偏离经典的凝胶化。另一方面，在高的休息时间存在的更大部分的未破碎的聚集体剪切熔融后表现出动态逮捕导致反转的弛豫时间谱。
2014-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Hierarchical Dynamics and Time-Length Scale Superposition in Glassy Suspensions of Ultra-Low Crosslinked Microgels
Univ Montpellier（蒙彼利埃大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Institut Charles Sadron UPR22, Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学查尔斯·萨德兰研究所）；Lund University（隆德大学）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Institute of Physical Chemistry, RWTH Aachen University（亚琛工业大学物理化学研究所）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
研究揭示了超低交联微凝胶在玻璃态区域的动力学行为，发现其弛豫时间可通过时间-长度尺度叠加原理解释，且结果适用于不同微凝胶系统。
2025-12-31 cond-mat.soft
Banding, Excitability and Chaos in Active Nematic Suspensions
出于对微管和驱动蛋白悬浮液中高度不稳定流动状态的观察，我们分析了一个相互推动的细丝悬浮在溶剂中的模型。系统经历了平均场各向同性的过渡足够大的灯丝浓度时，允许的序参量在空间和时间变化。我们分析了两种情况下的模型：一个准一维通道与无滑移壁和一个二维框周期性边界。使用稳定性分析和数值计算，我们表明，非均匀的湍流秩序，活动和流动之间的相互作用，结果在各种复杂的情况下，包括自发带状层流，弛豫振荡和混乱。
2011-10-19 cond-mat.soft
Competing Time Scales Lead to Oscillations in Shear-Thickening Suspensions
竞争的时间尺度产生新奇。在这里，我们表明，由仪器惯性和剪切增稠悬浮液中颗粒间摩擦接触的形成所施加的时间尺度之间的耦合导致高度不对称的剪切速率振荡。通过改变两个时间尺度来调整振荡的存在的实验验证了我们的模型。所观察到的振荡提供了进入流动曲线的剪切堵塞部分的途径，这在常规流变仪中是被禁止的。此外，振荡频率允许我们量化颗粒接触的固有弛豫时间。快速接触网络动态耦合到一个较慢的系统变量应该是通用的稠密悬浮液流的许多其他领域，仪器惯性提供了一个典型的例子。
2019-07-22 cond-mat.soft
Long-time relaxation dynamics in nematic and smectic liquid crystals of soft-repulsive colloidal rods
了解胶体悬浮液的弛豫动力学对于确定影响其组分流动性的元素，评估其在相关时间和长度尺度上的宏观响应，从而揭示其在配方工程中开发的基本原理至关重要。在这项工作中，我们专门评估的影响，长程有序的软排斥棒状颗粒，这是能够自组织成的近晶液晶相的悬浮液的弛豫动力学。通过进行动态蒙特卡罗模拟，我们分析了平移和取向顺序对棒沿背景相形态所施加的相关方向的扩散的影响。为了提供一个清晰的画面所产生的动力学，我们评估它们对温度的依赖性，这可以显着地确定系统弛豫的响应时间和杆的自扩散系数。范霍夫关联函数的计算使我们能够识别扩散速度明显快于平均值的棒的存在，并且其浓度可以通过适当的温度选择来精确地调节。
2021-10-04 cond-mat.soft
Creeping Avalanches of Brownian Granular Suspensions
我们研究了一堆微米级的二氧化硅颗粒在小型旋转鼓充满水的雪崩动力学。与经典颗粒材料的预期相反，雪崩不会在有限的休止角处停止。在角度$θ$ \_c以下，我们观察到桩缓慢流动直至变平的蠕变状态。在这种情况下，松弛是对数的时间，是较慢的，当颗粒的重量和热搅拌之间的比率增加。我们提出了一个简单的1D模型的基础上克雷默的逃逸率来描述这种流动。
2017-10-25 cond-mat.soft
Relaxation back to equilibrium after cessation of shear for confined colloidal bilayers
本文用布朗动力学的计算机模拟方法研究了两块平行平板之间的带电胶体悬浮液的结晶双层，并通过两块平板的相对运动进行剪切。电荷稳定的悬浮液是由汤川对潜在的建模。未剪切平衡构型是两个具有嵌套的二次面内结构的晶体层。对于增加的剪切速率$\dot γ$，我们发现以下的稳定状态：首先，有一个静态的固体是弹性剪切，直到达到屈服应力极限。然后，有两个晶体层在彼此的顶部滑动与注册程序。更高的剪切速率熔化结晶双层，甚至更高的剪切速率导致在剪切方向上分层的重入固体。这种定性的情况是类似的，发现在以前的批量模拟。然后，我们研究了松弛的剪切稳定状态回到平衡后，瞬时停止剪切，并发现一个典型的松弛时间作为剪切速率$\dot γ$的函数的非单调行为。特别是，高剪切速率的应用加速了驰豫回到平衡，因为剪切有序促进了平衡晶体的生长。这种机制可用于从强烈剪切的悬浮液中生长无缺陷的胶体晶体。我们的理论预测可以在强约束带电悬浮液的实际空间实验中得到验证。
2005-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Microscopic Activated Dynamics Theory of the Shear Rheology and Stress Overshoot in Ultra-Dense Glass-Forming Fluids and Colloidal Suspensions
我们制定了一个微观的，力的水平，激活动力学为基础的连续启动非线性剪切流变学的超致密玻璃形成硬球流体和胶体悬浮液的ECNLE方法的上下文中的物理力学理论。激活结构松弛被描述为一个耦合的本地-非本地事件，涉及笼和较长范围的集体弹性控制的特征应力松弛时间。理论预测的变形引起的迁移率增强，松弛加速在低值的应力，应变，或剪切速率，稳态结构松弛时间和粘度的表观幂律变薄，在剪切变薄制度的非零激活势垒，稳态剪切应力的速率依赖性的表观Herschel-Bulkley形式，动态屈服或流动应力的不同测量值与填充分数的指数增长，以及变形下的降低的脆性和动态不均匀性先前显示与实验良好一致。这里讨论的中心新问题是瞬态响应的定义特征-应力过冲。与稳态流态相反，理解瞬态响应需要明确处理结构、弹性模量和应力松弛时间的耦合非平衡演化。我们制定了一个新的定量模型，这方面的物理动机和计算易处理的方式。应力过冲的理论预测被证明是在良好的协议与实验观察的亚稳超致密制度的硬球胶体悬浮液作为剪切速率和包装分数的函数，并占变形辅助激活运动是至关重要的瞬态和稳态响应。
2022-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic theory for the rheology of jammed soft suspensions
我们开发了一个本构模型，允许描述的流变学的二维软稠密悬浮液以上堵塞。从粒子动力学的统计描述开始，我们推导出，使用一组近似，一个非线性张量演化方程的应力张量的偏量部分的应变率和涡量张量。出现在这个方程中的系数可以用填充分数和颗粒级参数来表示。这种本构方程植根于微观动态定性再现了一些显着的特点的流变学堵塞软悬浮液，包括存在的屈服应力的剪切分量的应力和法向应力差。也考虑了更复杂的协议，如预听后的松弛，显示出更强的预听后松弛后的应力更小。
2021-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Dynamical facilitation governs glassy dynamics in suspensions of colloidal ellipsoids
当代凝聚态物理的最大挑战之一是确定从液体形成玻璃的起源基本上是热力学的还是动力学的。虽然热力学范式已经主导了几十年的理论研究，动力学促进（DF）理论的纯动力学的角度已经取得了显着的最近一段时间。特别是，最近的实验和模拟强调了使用由球形粒子组成的简单模型系统促进的重要性。然而，绝大多数液体具有颗粒形状和相互作用的各向异性，因此必须检查复杂的玻璃形成剂的促进作用。在这里，我们将DF理论应用到具有取向自由度以及各向异性吸引相互作用的系统。通过分析胶体椭球体上的实验数据，我们表明，促进在平移以及取向弛豫中起着关键作用。此外，我们表明，引入吸引力的相互作用导致空间解耦的平移和旋转的便利化，随后导致动力学异质性的解耦。最引人注目的是，DF理论可以预测存在的折返玻璃化转变的基础上的统计本地化的动态事件，称为激发，其持续时间大大小于结构弛豫时间。我们的研究结果铺平了道路，系统地测试DF的方法在复杂的玻璃形成者，也建立了促进在过冷液体的结构松弛的意义。
2014-08-02 cond-mat.soft
Microscopic Basis for Recovery Rheology and the Nonequilibrium Structure,Yielding, and Flow of Dense Particle Suspensions
University of Illinois（伊利诺伊大学）
本文基于非平衡微流变框架，构建了恢复流变学的统计力学基础，揭示了恢复应变与微观结构、弛豫及弹性之间的关系，并通过实验验证了宏观与微观性质的关联。
2026-03-31 cond-mat.soft
Universal relaxation dynamics of sphere packings below jamming
我们发现，非布朗悬浮的排斥球低于干扰显示一个缓慢的弛豫动力学的特征时间尺度，在干扰发散。这种缓慢的时间尺度完全编码在未堵塞的包装结构中，并且可以通过振动态密度容易地测量。我们表明，相应的动态临界指数是相同的随机生成和剪切填料。我们的研究结果表明，各种各样的物理情况下，从悬浮液流变学的算法研究的干扰过渡控制一个独特的发散的时间尺度，具有普遍的临界指数。
2019-04-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Machine Learning-integrated Multiscale Simulation Framework: Bridging Scales in Associative Polymer-Colloid Suspensions
The University of Melbourne（墨尔本大学）；University of Michigan（密歇根大学）
本文提出集成机器学习的多尺度模拟框架，用于研究关联聚合物-胶体悬浮液的流变行为，通过显式链动力学、主动学习元模型和Pop-BD方法，实现从链级到宏观尺度的高效模拟与设计。
2026-02-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tensile Deformation and Failure of Thin Films of Aging Laponite Suspension
本文研究了锂皂石悬浮液粘弹性薄膜在拉伸变形场中的变形、破坏和断裂。已知合成锂皂石的水性悬浮液经历其微结构的等待时间依赖性演变，也称为老化，其伴随着弹性模量和弛豫时间的增加。在速度控制的拉伸变形实验中，我们观察到的力和耗散能量的依赖性的速度和初始厚度的膜是一个牛顿流体和屈服应力流体的中间。对于固定的等待时间，断裂应变和耗散能随速度的增加而增加，但随初始厚度的减小而减小。随着老化时间的增加，断裂应变和耗散能显示出降低，这表明随着等待时间的增加而增强的脆性行为，这可能是由于老化导致的受限松弛模式造成的。在力控制模式下，在较高的年龄在失败的应变减少也表明随着等待时间的增加，脆性增强。值得注意的是，恒定力拉伸变形数据的故障点显示实验时间-老化时间叠加，给出了一个独立的估计松弛时间和弹性模量依赖于年龄。
2009-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamical density functional theory for dense suspensions of colloidal hard spheres
利用动力学密度泛函理论研究了胶体硬球在布朗运动下的结构弛豫。与部分线性化路线相反[Stopper { \em et al.}，E { \bf 92}，022151（2015）]，其相当于对van Hove函数的自和不同部分使用不同的自由能泛函$G(r,t)$，我们提出了对两个分量采用单个泛函的统一描述。为此，通过零维极限的功能与淬火的自我组件内的自我部分的相互作用被删除。此外，我们利用硬球悬浮液中的长时间流动性的理论结果，我们适应非均匀流体。我们的结果为$G(r,t)$是在良好的协议与数值模拟，即使在稠密的液相。特别是，我们的理论准确地产生交叉从自由扩散在短时间内缓慢的长时间扩散在拥挤的环境中。
2018-01-14 cond-mat.soft
Persistent anti-correlations in Brownian dynamics simulations of dense colloidal suspensions revealed by noise suppression
利用布朗动力学方法研究了硬球胶体流体的输运性质。我们实现了一种新的算法的时间相关的速度自相关函数（VACF）基本上消除了裸露的随机运动的噪声。测得的VACF揭示了持续的反相关表现为负的代数幂律尾部$t^{-5/2}$在所有密度。在小的填充分数，模拟完全同意的分析低密度预测，但尾部的幅度变得显着抑制填充分数的增加。玻璃化转变的模式耦合理论提供了一个定性的解释，在静态压缩性的强烈变化，以及减缓的结构弛豫。
2020-04-22 cond-mat.soft
Effect of temperature on aging and time-temperature superposition in nonergodic Laponite suspensions
通过流变振荡实验和蠕变实验，研究了温度对合成锂皂石悬浮液老化动力学的影响。我们观察到，在较高的温度下，负责老化的机制变得更快，从而将弹性模量的演变转移到较低的年龄。值得注意的是，在蠕变实验中，所有的老化时间和温度相关的应变数据叠加形成主曲线。这种叠加的可能性表明，流变行为取决于温度和老化时间只通过松弛过程，这两个变量不影响的分布，但只有松弛时间的平均值。此外，该程序允许我们通过在高温和小年龄下进行短时间测试来预测长时间流变行为。
2010-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Independent Control of Transport and Order in a Ratcheted Colloidal Suspension
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究所穆扎法尔加尔分校）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国民研究所）
通过大规模分子动力学模拟，研究随机非对称分段线性闪烁棘轮驱动的二维排斥相互作用胶体悬浮液中的定向输运，发现频率和不对称性可独立控制粒子流，分别影响结构有序性。
2026-06-19 cond-mat.soft
A First-Principles Constitutive Equation for Suspension Rheology
利用模态耦合理论，导出了稠密胶体悬浮体在任意时变均匀流场中的非线性流变学本构方程。推广以前的结果为简单的剪切，这使得完整的张量结构的理论被确定。宏观变形的措施，如柯西-格林张量，从而出现。应力和变形的微观结构之间的直接关系也是如此，从而阐明了缓慢的结构松弛和任意施加的流动之间的相互作用。我们目前的流动曲线稳定的平面和单轴拉伸，并比较这些简单的剪切。由此产生的非线性Trouton比指向一个张量非平凡的动态屈服条件的胶体玻璃。
2008-08-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ultra-fast quenching of binary colloidal suspensions in an external magnetic field
通过突然增加外部磁场，将超快淬火施加到限制在二维水-空气界面处的超顺磁性胶体颗粒的二元混合物。这种骤冷实现了在分子系统中不可能实现的几乎瞬时的冷却。利用实空间实验，探讨了失超后的弛豫行为。在不同的时间尺度上形成了三角形和正方形对称的局域微晶，小粒子的相关峰振幅随时间的非单调演化与布朗动力学的计算机模拟结果一致。
2009-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamics in dense hard-sphere colloidal suspensions
利用X射线光子相关光谱和小角X射线散射研究了硬球胶体悬浮液在不同体积分数下的动力学行为。发现即使在相对低的浓度下，颗粒的短时间流动性也小于自由颗粒的流动性，表明间接流体动力学相互作用的重要性。流体动力学函数是从这些数据中导出的，对于中等颗粒体积分数（> 0.40），与Beenakker和Mazur的早期多体理论计算结果[C. W. J. Beenakker和P. Mazur，Physica A 120，349（1984）]有很好的一致性。在高于约0.40的较高浓度下出现重要差异，其中流体动力学效应被Beenakker-Mazur理论高估，但被Banchio和Brady开发的加速斯托克斯动力学算法准确预测[A. J. Banchio和J. F. Brady，J.Chem.Phys.118，10323（2003）]。对于弛豫速率，也发现很好的协议之间的实验数据和模式耦合理论预测的标度形式。在高浓度范围内，随着流体悬浮液接近玻璃化转变，将长时间扩散系数与短时间集体扩散系数进行比较，以验证先前由Segre和Pusey [P.N.塞格雷和P.N. Pusey，Phys. Rev. Lett. 77，771（1996）]。我们讨论了我们的结果，鉴于以前的实验尝试，以验证这一标度律[L。Lurio等人，物理修订版信函第84、785（2000）号决议]
2012-01-11 cond-mat.soft
Relaxation dynamics of two interacting electrical double-layers in a 1D Coulomb system
本文考虑一个双电层的非平衡一维模型。结合精确计算和布朗动力学模拟，我们计算的弛豫时间（$τ$）的电中性无盐悬浮液，由两个固定的胶体，与$N$中和移动抗衡离子。对于$N$奇数，两个双层永远不会解耦，不管它们的分离$L$ ;这是同电荷吸引的区域，其中$τ$在$L^2$中表现出扩散缩放，对于大的$L$。另一方面，对于甚至$N$，$L$不再是用于设置弛豫时间的相关长度尺度;该作用由Bjerrum长度发挥。这导致了明显不同的动力学：对于$N$偶数，热效应对弛豫是有害的，增加了$τ$，而它们加速了$N$奇数的弛豫。最后，我们还表明，平均场论恢复大$N$，而且，它仍然是一个操作处理到相对较小的值$N$（$N>3$）。
2021-05-18 cond-mat.soft
Time-aging time-stress superposition in soft glass under tensile deformation field
本文研究了Laponite（一种典型的软玻璃材料）水悬浮液的老化薄膜在恒定的工程正应力所产生的蠕变流场中的拉伸变形行为。Laponite的水性悬浮液显示出老化行为，其中其经历其弹性模量以及其特征松弛时间的时间依赖性增强。然而，在施加正应力的情况下，老化速率降低，并且在高应力的极限下，老化停止，此时悬架经历塑性形变。总体而言，观察到在小法向应力下在短蠕变时间内发生的老化与在大法向应力下在长蠕变时间内发生的老化相同。这一观察使我们能够提出一个老化时间-过程时间-法向应力叠加原理，它可以通过进行短时间试验来预测较长时间的流变行为。
2010-06-10 cond-mat.soft
Memory function of turbulent fluctuations in soft-mode turbulence
模式弛豫动力学已被实验观察到，以澄清软模式湍流的物理性质，时空混沌中观察到的垂直排列的液晶。我们发现了一个对偶结构，动态交叉违反时间反演不变性，相应的时间尺度满足动态标度律。要指定的双重结构的起源，由于非热涨落的记忆功能已被定义的投影算子方法，并获得数值使用实验结果。记忆函数的结果表明，非热涨落可以分为马尔可夫和非马尔可夫贡献，后者称为湍流涨落（TF）。因此，弛豫动力学分为三个特征阶段：裸摩擦，早期和晚期阶段。如果由于TF的耗散占主导地位的马尔可夫贡献，裸摩擦阶段的合同，早期和晚期阶段，然后配置的双重结构。由于TF的记忆效应，导致在早期阶段的时间可逆的松弛，和由湍流混合的记忆消失，导致在后期阶段的简单的指数松弛。此外，由于TF的记忆效应被证明是源于称为补丁结构的特征空间相干性。
2013-01-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
