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
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
Comparison of structure and transport properties of concentrated hard and soft sphere fluids
利用牛顿动力学和布朗动力学模拟，研究了硬球和软球的结构和输运性质。使用逆幂势（$V\sim r^{-n}$，其中$1/n$为势软度）对软球进行建模。虽然压力，扩散系数和粘度取决于在恒定密度的颗粒柔软度高达极高的值的$n$，我们表明，缩放的密度与凝固点为每个系统有效地崩溃这些参数为$n\geq 18$（包括硬球），大密度。在凝固点，所有系统的长程结构是相同的，当距离以粒子间距离为单位测量时，但差异出现在短距离（由于相互作用势的不同形状）。这转化为在短时间内的速度和应力自相关函数的差异，虽然他们同意给予相同的值的相应的传输系数（相同的密度冻结比）;微观动力学也影响短期行为的关联函数和绝对值的传输系数，但相同的缩放与冻结密度工程牛顿或布朗动力学。对于硬球，应力自相关函数的短时间行为进行了详细的研究，定量地证实了它的理论推导形式。
2009-01-16 cond-mat.soft
Near-Wall Dynamics of Concentrated Hard-Sphere Suspensions: Comparison of Evanescent Wave DLS Experiments, Virial Approximation and Simulations
在这篇文章中，我们报告的近壁动力学的悬浮胶体硬球在很宽的体积分数范围内的研究。我们提出了一个彻底的比较实验数据与预测的基础上的维里近似和模拟结果。我们发现，维里方法描述的实验数据合理以及高达体积分数的$ϕ=0.25$，这为我们提供了一个快速和廉价的工具，用于分析和预测的倏逝波DLS数据。在此基础上，我们提出了一种新的方法来评估近壁自扩散在高密度。在这里，我们定性地证实了早期的结果[Michailidou等人，物理学评论快报，2009，102，068302]，这表明与体动力学相比，多颗粒流体动力学相互作用由于壁的存在而以增加的体积分数减小。除了这一发现，我们表明，这种减少是不同的粒子运动正常和平行的墙壁。
2015-07-02 cond-mat.soft
From compact to fractal crystalline clusters in concentrated systems of monodisperse hard spheres
本文从有限尺寸晶体团簇的性质出发，讨论了单分散硬球的结晶过程.通过大规模事件驱动的分子动力学模拟，我们研究了不同填充分数下的体系，从弱过饱和态点到玻璃态点，涵盖了不同的成核机制。我们发现，这样的制度也会导致在不同的性质的结晶集群：紧凑的集群中形成的经典成核理论制度（\leq 0.54），而交叉分形，分枝的集群遇到后，增加包装分数（\geq 0.56），成核是更spinodal-like。我们画一个类比我们的集群和有吸引力的系统的渗透宏观结晶提供的想法如何包装分数影响宏观晶体的最终结构。在我们以前的工作（物理学评论快报，106，215701，2011），我们已经证明了从玻璃（在λ> 0.58）结晶是如何通过渐进（多步）机制发生的：在本文中，我们展示了渐进生长的机制似乎也适用于刚刚超过冻结的过饱和系统，表明团簇的静态性质不受动力学的影响。
2012-03-21 cond-mat.soft
Amorphous and ordered states of concentrated hard spheres under oscillatory shear
硬球胶体粒子是研究相行为、有序化和非平衡玻璃化转变的基本模型体系。实验表明，单分散硬球玻璃的振荡剪切产生两种不同的晶体取向;面心立方（FCC）晶体在高应变下具有平行于剪切的紧密堆积方向，并且FCC晶体在低应变下具有垂直于剪切的紧密堆积方向。在这里，使用布朗动力学模拟的硬球颗粒，我们已经研究了高体积分数的剪切诱导晶体振荡剪切以及相同的体积分数的玻璃同行。我们发现，虽然玻璃剪切下的位移是各向同性的，剪切FCC晶体结构的平行于剪切取向，是各向异性的，由于速度-涡度层的粒子相互滑动的合作运动。这些滑动层通常导致较低的应力和较小的整体颗粒位移。此外，从这两种晶体类型，垂直晶体表现出较小的应力和位移在较小的应变，但在较大的应变，滑动层的平行晶体被发现是更有效地最小化应力和位移，而垂直晶体变得不稳定。这项工作的结果表明，剪切诱导有序的胶体玻璃的过程是由大的笼外位移促进，这使得系统能够探索能量景观，并通过将粒子配置为平行于剪切取向的晶体来找到能量，应力和位移的最小值。
2016-01-12 cond-mat.soft
Start-up Shear of Concentrated Colloidal Hard Spheres: Stresses, Dynamics and Structure
利用布朗动力学（BD）模拟、实验流变学和共聚焦显微镜研究了模型硬球玻璃在稳态启动剪切作用下的瞬态响应。随着应变的增加，玻璃最初表现出几乎线性的弹性应力增加，在屈服点处的应力峰值，然后达到恒定的稳定状态。的应力过冲有一个非单调依赖与Peclet数，Pe，和体积分数，ESTA，由可用的自由体积和结构松弛和剪切平流之间的竞争。在剪切下的结构特性的检查揭示了增加的各向异性径向分布函数g（r），主要在速度梯度（xy）平面中，其在应力峰值之后减小，其中相当大的各向异性保持在稳定状态。低速率使结构变形最小，而高速率显示具有瞬时伸长特征的变形。作为储存能量的机制，粒子被捕获在比布朗松弛允许的更扭曲的笼内，而在较大的应变下，应力松弛，因为粒子由于平流而被迫离开笼。即使在稳定状态下，中间超扩散观察到高速率，是剪切下的笼的连续打破和改造的签名。
2017-07-07 cond-mat.soft
Study of the Liquid/Vapor Interfacial Properties of Concentrated Polyelectrolyte-Surfactant Mixtures Using Surface Tensiometry and Neutron Reflectometry: Equilibrium, Adsorption Kinetics and Dilational Rheology
本研究采用表面张力法和中子反射法，研究聚电解质与相反电荷表面活性剂混合物的液气界面吸附，揭示其两步吸附平衡机制，为相关体系的物理化学特征理解提供支撑。
2024-01-27 cond-mat.soft
Dipolophoresis in concentrated suspensions of ideally polarizable spheres
利用大规模数值模拟方法，分析了在非线性电动现象影响下，理想极化球形颗粒在浓悬浮液中的动力学行为。粒子被假定为不携带净电荷，并被认为经历介电泳和诱导电荷电泳的组合，称为偶极电泳。已知混沌运动和由此产生的流体动力学扩散由诱导电荷电泳驱动，诱导电荷电泳主导介电电泳。高达体积分数$ϕ\approx 35\%$，颗粒动力学似乎是阻碍了排除体积与浓度的相互作用的大小的增加。然而，一个非平凡的悬浮液行为中观察到的集中制度，其中的流体动力学扩散率开始增加与体积分数在$ϕ\approx 35\%$达到局部最大值之前，然后急剧下降，接近随机紧密堆积。类似的非平凡的行为中观察到的流体动力学扩散的非平凡行为的体积分数周围的粒子速度和数量密度波动。我们解释这些非平凡的行为作为一个结果的粒子接触，这是相关的粒子配对的主导机制。根据接触的性质，颗粒接触被分为吸引和排斥两类，特别地，强排斥接触在$ϕ> 20\%$处变得占主导地位。此外，这种转变是可见的对分布函数，这也揭示了在集中制度的悬浮液微观结构的变化。看来，强大的和大规模的排斥接触，沿垂直于电场的方向，促进非平凡的悬浮液中观察到的集中制度的行为。
2019-07-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Slip and flow of hard-sphere colloidal glasses
我们研究了流动的浓缩硬球胶体悬浮液沿光滑，不粘壁使用锥板流变仪和同步共聚焦显微镜。在玻璃制度，全球流动表现出从赫歇尔-Bulkley行为在大剪切速率的特性宾汉滑移响应在小速率，遍历胶体流体缺席的过渡。成像揭示了“固体”的微观结构在充分的滑移和“滑移剪切”过渡的局部性质。局部和全球流动的描述由一个唯象模型，和相关的宾汉滑移参数表现出特征标度的大小和浓度的硬球。
2008-11-13 cond-mat.soft
The rheology of concentrated suspensions of arbitrarily-shaped particles
我们提出了一个改进的有效介质理论，以获得在任意体积分数的颗粒悬浮液的粘度的浓度依赖性。原则上，我们的方法可以应用于任何颗粒形状，只要在稀释极限下的特性粘度是已知的，并且颗粒不会太长。该程序允许构建一个连续介质模型，其中粒子之间的相关性通过有效体积分数引入。我们已经使用球体、椭圆体、圆柱体、哑铃和其他复杂形状测试了该过程。在硬球形颗粒的情况下，我们的表达式大大改善了以前的模型，如广泛使用的Krieger-Doughnut关系。最终获得的表达式的粘度尺度与有效体积分数，并显示出显着的协议与实验和数值模拟在各种各样的情况。
2010-05-31 cond-mat.soft
Probing the equilibrium dynamics of colloidal hard spheres above the mode-coupling glass transition
我们使用动态光散射和计算机模拟来研究胶体硬球浓悬浮液中的平衡动力学和动力学不均匀性。我们的研究涵盖了前所未有的密度范围，并跨越了七十年的结构弛豫时间，$\ta$，包括平衡以上$ϕ_{\rm c}$，玻璃化转变的位置推导出拟合我们的数据模式耦合理论。而不是下降的平衡，系统保持遍历以上$ϕ_{\rm c}$，并进入一个新的动力学制度，其中$\ta$增加的功能形式，这是没有预料到的先前的实验，而动态异质性的幅度增长速度比幂律与$\ta$，发现在分子玻璃形成接近玻璃化转变。
2009-04-03 cond-mat.soft
Hard-sphere melting and crystallization with event-chain Monte Carlo
我们模拟结晶和熔化与本地蒙特卡罗（LMC），事件链蒙特卡罗（ECMC），并与事件驱动的分子动力学（EDMD）在系统中多达一百万个三维硬球。我们说明，我们的实现的三个算法严格符合其平衡属性。然后，我们研究成核的NVE合奏从面心立方晶体到均匀的液相和从液体到均匀的晶体。ECMC和EDMD都比LMC更快地接近平衡数量级。ECMC也明显快于EDMD，特别是对于从高密度的无序初始条件平衡成晶体。ECMC可以平凡地实现硬球和软球的潜力，我们建议这种算法的研究干扰和物理的眼镜，以及无序系统的可能应用。
2015-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Population Annealing Simulations of a Binary Hard Sphere Mixture
布居退火是一种序贯蒙特卡罗方法，非常适合于模拟具有粗糙自由能景观的系统的平衡态。在这里，我们使用人口退火研究硬球的二元混合物。群体退火是模拟退火的并行版本，具有额外的恢复步骤，其确保系统的副本群体表示退火时间表中每个填充分数处的平衡系综。该算法及其平衡性能的描述和结果，提出了一个玻璃形成流体组成的硬球的直径比为1.4：1的50/50的混合物。对于这个系统，我们得到精确的结果，在玻璃态下的状态方程的包装分数$φ\approx 0.60$和研究偏差从BMCSL状态方程。对于更高的填充分数，该算法失去平衡，并且自由体积拟合预测填充分数$φ\approx 0.667$处的堵塞。我们的结论是，布居退火是一个有效的工具，研究平衡玻璃态流体和堵塞过渡。
2017-07-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jamming, two-fluid behaviour and 'self-filtration' in concentrated particulate suspensions
本文研究了高体积分数$Φ$硬球胶体悬浮液在压力梯度作用下通过缩颈的流动。在颗粒尺寸依赖性极限$Φ_0$以上，直接显微镜观察表明在流动过程中发生堵塞和解除堵塞--流体转化为固体，反之亦然。我们表明，这样的堵塞流产生的胶体浓度减少$Φ_{x}$下游的收缩。我们提出，这种“自过滤”效应是系统的颗粒部分的堵塞和液体部分（即溶剂）通过堵塞的固体的孔的持续流动的组合的结果。因此，我们链接的概念，堵塞在胶体和颗粒介质与“双流体”的浓缩悬浮液流动的图片。根据Osborne Reynolds关于颗粒材料膨胀的原始实验，对结果进行了讨论。
2003-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effects of Shear-Induced Crystallization on the Rheology and Ageing of Hard Sphere Glasses
研究了高浓度硬球颗粒悬浮液的流变特性，特别是剪切诱导晶体的流变响应。使用几乎单分散的硬球，我们准备剪切诱导晶体振荡剪切下，并检查其线性和非线性的机械响应相比，在相同的体积分数与他们的玻璃同行。很明显，剪切诱导结晶导致弹性模量和粘性模量的显著下降，这是由于结构重排使流动变得容易。出于相同的原因，在相同的体积分数下，晶体中的临界（G“的峰值）和交叉（G”和G“的重叠）应变比玻璃小。然而，当考虑到在每个状态下的最大堆积的距离时，发现晶体的弹性模量大于在相同自由体积下的玻璃，这表明由于长程序而增强的材料。最后，剪切诱导的晶体反直觉地表现出与玻璃类似的流变老化（具有G '的对数增加），表明剪切诱导的结构不处于热力学平衡。
2008-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Transport properties of polydisperse hard sphere fluid: Effect of distribution shape and mass scaling
模型多分散流体代表了许多真实的流体，如胶体悬浮液和聚合物溶液。在这项研究中，考虑一个集中的大小多分散硬球流体的大小来自两个不同的分布函数，即均匀和高斯，并探讨多分散性和质量缩放的输运性质的影响一般。一个简单的解析解的基础上玻尔兹曼输运方程（连同使用Chapman-Enskog（CE）方法的解决方案），使用它得到的各种传输系数。该方法的核心思想是，在多分散体系中，碰撞散射截面与随机变量\textit{z}成正比，该随机变量等于两个随机变量$σ_i$和$σ_j$（代表颗粒直径）之和，并且\textit{z}的分布可以写成两个分布$P(σ_i)$和$P(σ_j)$的卷积。得到的传输系数表示为多分散指数，$δ$的显式函数，并探讨其依赖于粒度分布的性质。据观察，在低的多分散性限制，传输系数被发现是不敏感的类型的尺寸分布函数考虑。用Chapman-Enskog方法和我们的简单分析方法得到的分析结果（扩散系数和热导率）与模拟结果吻合得很好。而对于剪切粘度，我们的分析方法与$δ\le 20\%$的结果一致，而与$δ\approx 40\%$的结果一致（在极限值$δ\rightarrow 0$内）。有趣的是，缩放质量的影响（即，质量与粒度成比例，因此是随机变量）不会产生显著的定性差异。
2022-11-22 cond-mat.soft
Dynamic light scattering measurements in the activated regime of dense colloidal hard spheres
我们使用动态光散射和数值模拟研究的方法来平衡和平衡动力学系统的胶体硬球在很宽的密度范围内，从稀释系统非常集中的悬浮液进行玻璃态动力学。我们讨论了几个实验问题（沉降，热控制，非平衡老化效应，动态异质性）时产生的非常大的弛豫时间进行测量。当分析超过七十年的时间，我们发现，平衡弛豫时间，τ_alpha，我们的系统是由模式耦合理论预测的代数发散超过约三十年的窗口。在较高密度下，τ_alpha随距离呈指数增加，达到临界体积分数phi_0，该临界体积分数phi_0远大于模式耦合奇点。这让人想起了分子玻璃形成者在活化状态下的行为。我们将这些结果与以前的工作进行比较，仔细讨论结晶和尺寸多分散性的影响。我们的研究结果表明，一个真正的代数发散τ_α胶体硬球的情况下。
2009-03-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Transient stress evolution in repulsion and attraction dominated glasses
我们提出的结果从微观模式耦合理论广义胶体分散体剪切下的集成通过瞬态形式主义。启动剪切应力-应变曲线、流动曲线和正应力仅以平衡静态结构系数作为输入进行计算。硬球接近他们的玻璃化转变被认为是硬球与短程方井吸引力在他们的吸引力主导的玻璃化转变。空间包装和物理键形成的线性弹性响应，屈服过程中的应力释放，和稳定的塑性流动的后果进行了讨论，并从集中的模型分散体的实验数据进行比较。
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Linear and nonlinear rheology of dense emulsions: Identifying the glass and jamming regimes
我们讨论了浓缩（亚）微尺度乳液的线性和非线性流变学，无定形无序固体组成的排斥和可变形的软胶体球。基于最近的结果从模拟和理论，我们推导出定量预测的弹性剪切模量和屈服应力的液滴体积分数的依赖关系。我们观察到的显着的一致性与实验支持的情况下，排斥玻璃和堵塞状态可以清楚地确定在有限温度下的软球的流变学，而连续从液体到高度压缩的无序固体交叉。
2013-05-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Population inversion of a NAHS mixture adsorbed into a cylindrical pore
利用积分方程理论和蒙特卡罗模拟研究了圆柱形纳米孔在非加性硬球二元流体中的流动。据发现，在低和中间值的堆积的总的数密度的更集中的散装物种优先被吸收的孔，如预期的。然而，体积数密度的进一步增加导致在受限流体中的突然的粒子数反转和在孔的外壁处的熵驱动的预润湿转变。这些现象是一个功能的孔径，非加性参数，堆积数密度，和颗粒相对数分数。我们讨论了我们的结果在散装相分离。
2008-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
