Resolving structural modifications of colloidal glasses by combining x-ray scattering and rheology
玻璃具有类似液体的结构，但表现出类似固体的性质。一个中心问题涉及玻璃的结构和机械性能之间的关系，但结构变化仍然难以解决。我们使用流变学和X射线散射的新组合来解决胶体玻璃中的结构变化，并将其直接与其机械行为联系起来。通过结合应力和结构因子的测量，我们解决了剪切引起的最近邻配置的变化作为施加应力的函数，使我们能够阐明真正的剪切带过渡的玻璃的结构起源。
2013-04-03 cond-mat.soft
Microfluidic rheology of soft colloids above and below jamming
使用定制的微流体流变仪研究了软胶体球悬浮液在堵塞附近的流变学，该流变仪提供了几十年来的应力与应变率。我们发现在堵塞浓度以下的非牛顿行为和屈服应力行为在它上面。数据可以折叠到两个分支的临界标度指数，同意基于赫兹接触和粘性阻力的预期。这些结果支持的结论是，干扰是类似的临界相变，但与相互作用相关的指数。
2010-09-22 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
Rheology and Dynamic Arrest in Colloidal Depletion Gels Mediated by Surface Brush Density
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Northeastern University（东北大学）
本研究以表面刷密度为控制参数调控胶体耗竭凝胶流变学，发现低刷密度可加速凝胶化、提升力学性能并改变网络结构与动力学，为相关流变调控提供实验可行的参数。
2026-08-19 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
Nonlinear rheology of dense colloidal dispersions: a phenomenological model and its connection to mode coupling theory
在三个不同的层次上讨论了稠密胶体分散体的流变特性，特别是剪切稀化。广义现象学麦克斯韦模型给出了一个广泛的框架连接玻璃态动力学的线性和非线性流变致密的无定形颗粒的解决方案。第一原理模式耦合理论计算的时间或频率依赖的剪切模量给出定量的结果，分散体的硬胶体球的线性制度。将模式耦合理论扩展到非线性区域的示意性模型恢复了广义Maxwell模型的现象学，并预测了流动曲线的普遍特征，应力与剪切速率。
2005-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Colloidal Gelation with Non-Sticky Particles
本研究通过数值模拟探究含非粘性颗粒的二元胶体复合材料的凝胶化，发现非粘性颗粒以有效体积分数限制凝胶化并引入竞争长度尺度，且该机制在多种凝胶模型中具有普遍性。
2023-05-16 cond-mat.soft
Self-assembly and rheology of dipolar colloids in simple shear - studied by multi-particle collision dynamics
磁性纳米粒子在胶体溶液中自组装成各种排列结构，对流体的流动行为有着深远的影响。然而，流变响应的发展中的微观结构的精确作用还没有被可靠地量化。我们调查的偶极胶体在简单的剪切使用混合分子动力学和多粒子碰撞动力学模拟与显式粗粒流体力学的自组装;进行模拟流变学研究和应用微力学模型产生主曲线，显示的证据的普遍性的结构行为所管辖的竞争的结合（偶极）和侵蚀（热和/或流体动力学）的应力。模拟显示的粘度变化在几个数量级的公平的定量协议与各种文献来源，证实了该方法的普遍性，这似乎适用于广泛的不同的长度尺度和广泛的物理系统。
2017-04-24 cond-mat.soft
On the relationship between rheology and percolation in the gelation of weakly attractive colloids: Beyond "snapshot" percolation
本文讨论了弱吸引胶体的粘弹性质及其与新发展的逾渗理论的关系。需要考虑到粒子-粒子键的寿命，以比较流变学和渗流估计的溶胶-凝胶转变的强调。最近的分子动力学模拟和广义逾渗理论，使用键寿命标准的定义中的聚集体表明，可以调和的流变溶胶-凝胶过渡的逾渗过渡。逾渗的概念在这里被用作一个“测量”工具，以评估系统的粘弹性行为。
2004-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stick boundary conditions and rotational velocity auto-correlation functions for colloidal particles in a coarse-grained representation of the solvent
我们展示了如何通过随机旋转动力学方法实现粗粒度溶剂中球形胶体的棒边界条件。这使我们能够通过直接计算机模拟来测量胶体旋转速度自关联函数。我们发现定量协议与Enskog理论短时间和流体动力学模式耦合理论较长的时间。对于水胶体悬浮液，当胶体半径小于35nm时，Enskog对旋转摩擦的贡献大于流体动力学贡献。
2005-10-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Filled Colloidal Gel Rheology: Strengthening, Stiffening, and Tunability
本研究通过实验与模拟揭示了固体填充物对胶体凝胶流变特性的影响机制，发现填充单调增强屈服应力但弹性模量先增后降，并提出“填充物移除方案”实现对凝胶强度与脆性的单独调控。
2024-04-28 cond-mat.soft
Dynamics and rheology of 2D colloidal crystals with active anisotropic impurities
本研究设计了包含活性PS-Pt Janus粒子的二维胶体晶体模型，发现少量活性杂质的运动能驱动界面发生从类固态到类液态的相变，其局部扰动对整体粘弹性产生长程效应，为复杂流体界面系统提供了见解。
2023-11-23 cond-mat.soft
Nonlinear rheology of colloidal dispersions
胶体分散体在日常生活中很常见，是一类重要的复杂流体。对于许多商业产品和工业过程特别重要的是通过调节组分之间的微观相互作用来控制和操纵分散体的宏观流动响应的能力。实现这一目标的一个重要步骤是强大的理论方法的发展预测从第一原理的流变学和非平衡微观结构的定义明确的模型系统受到外部流。在这篇综述中，我们给出了一些有前途的理论方法和他们试图描述的现象的概述，为简单起见，集中在系统的胶体粒子通过强排斥，球对称相互作用。在介绍各种理论时，我们将首先考虑低体积分数系统，对于这些系统，可以导出许多精确的结果，然后再考虑中间和高体积分数状态，这些状态既有最有趣的物理学，也有最苛刻的技术挑战。在高体积分数制度，特别强调将给予动态逮捕状态的流变学。
2010-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Computer Simulation of Gel Formation in Colloidal Systems of Sticky Rods
University of Konstanz（康斯坦茨大学）
本研究开发了用于模拟黏性圆柱体胶体凝胶形成的计算框架，通过拓扑数据分析方法分析了凝胶结构，并与实验数据进行比较，展示了方法的潜力。
2025-11-21 cond-mat.soft physics.comp-ph
A model colloidal gel for coordinated measurements of force, structure, and rheology
我们介绍了一个模型凝胶系统，其中胶体的力量，结构和流变学测量的流变学和显微镜技术与光镊的平衡的要求。空间稳定的聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）胶体悬浮在环己烷（CH）和环己基溴（CHB）与稀释的聚苯乙烯作为消耗剂。包含37%重量分数CH的溶剂提供足够的折射率对比度以实现光学捕获，同时保持良好的共焦成像质量和对本体流变学的最小沉降效应。在此条件下，在耗尽剂浓度c = 8.64 mg/mL（c/c* = 0.81）时，光阱结果显示50%的键在3.3 pN时断裂。相应凝胶（体积分数= 0.20）的线性应变依赖弹性模量为G' = 1.8Pa，并且凝胶结构中颗粒的平均接触数为5.4。这些结构和流变参数类似于弱聚集和簇状的胶体凝胶。因此，模型凝胶产生的颗粒间的力，微观结构，和体积流变学在一个单一的实验系统中的伴随表征，从而引入这些实验措施的模型和模拟的同时比较。
2013-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
Nonlinear rheology of dense colloidal systems with short-ranged attraction: A mode-coupling theory analysis
在结合玻璃化转变模式耦合理论（ITT-MCT）的瞬态积分框架内讨论了具有短程吸引力的玻璃化形成胶体悬浮液的非线性流变学。计算是基于方井系统（SWS），作为胶体聚合物混合物的模型。高密度制度的特点是重入熔化的玻璃时，增加吸引力的强度，和交叉排斥玻璃形成在弱吸引力的吸引力玻璃形成在强吸引力，进行了讨论。流动曲线被发现与实验数据定性一致，具有较强的屈服应力的增加，并为合适的相互作用参数，两个屈服应力之间的交叉。屈服应变，定义为启动流下的应力过冲的位置，被发现是成比例的吸引力范围为强吸引力。在弱和中等吸引力强度下，硬核锁定和吸引驱动键合的组合效应导致对参数的更丰富的依赖性。第一个法向应力差表现出较弱的依赖于短程吸引力的剪切应力，因为后者是更敏感的短波长的静态结构的功能。
2014-01-29 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
Rheology, Structure and Dynamics of Colloid-Polymer Mixtures: from Liquids to Gels
我们研究了在中间胶体体积分数和不同的聚合物浓度的胶体-聚合物混合物的粘弹性能，从而调整吸引力的相互作用。在聚合物浓度的检查范围内，样品范围从流体到凝胶。已经在液相中的粘弹性质显着改变时，接近凝胶化边界，表明簇和瞬态网络的形成。这是支持的密度波动，通过静态光散射和显微镜观察到的相关长度增加。同时，由动态光散射确定的关联函数完全衰减，表明没有动力学停滞。当聚合物浓度超过凝胶化边界时，流变性质再次发生定性变化，现在它们与胶体凝胶的形成一致。我们的实验结果，即凝胶化边界的位置以及弹性（存储）和粘性（损耗）模量，比较不同的理论模型。这些措施包括考虑逃逸时间以及预测的粘弹性模量的基础上的标度关系和模式耦合理论（MCT）。
2008-12-04 cond-mat.soft
Localized elasticity governs the nonlinear rheology of colloidal supercooled liquids
我们提出了一个理解具有软排斥势的过冷液体非线性流变学的微观图像。基于布朗动力学模拟的过冷电荷稳定胶体悬浮液，我们的分析表明，在足够大的剪切速率（sr）下，粘度（eta）的剪切变稀（表示为eta~sr^（-lambda））源于局域弹性区（LER）的演化。LER是由参考粒子的前几个配位壳层组成的瞬态区域。为了响应外部剪切，LER内的颗粒在LER屈服之前经历近仿射位移。LER的特征应变（gamma）和尺寸（xi）分别由gamma~sr^（-nu）和xi~sr^（-nu）决定。三个指数lambda、nu和nu通过lambda=1-nu =4*nu相关。这个简单的关系将非线性流变学与系统的弹性性质和微观构型畸变联系起来。LER的弛豫是通过沿剪切几何形状的延伸方向的大步长非仿射颗粒位移来促进的，步长为0.4颗粒直径。流动中LER的弹性形变和松弛是普遍存在的，是控制体非线性粘弹性的基本过程。我们应用这个模型来分析剪切电荷稳定的胶体悬浮液的流变小角中子散射数据。可以看出，我们的模型很好地解释了中子能谱和流变数据。
2022-09-23 cond-mat.soft
Effect of silica colloids on the rheology of viscoelastic gels formed by the surfactant cetyl trimethylammonium tosylate
研究了亚微米级硅溶胶微球的加入对粘弹性凝胶半稀溶液线性和非线性流变性的影响。对于1.4重量%的在表面活性剂CTAT的溶液中，在二氧化硅和CTAT的近似相等重量的组分下观察到零剪切速率粘度$η_{\circ}$的峰。该峰在增加CTAT浓度或二氧化硅上的表面电荷时向较低的二氧化硅浓度移动，并且当CTAT浓度增加至2.6wt%时消失。$η_{\circ}$和高频平台模量G $_{\circ}$的增加上引入的SiO $_{2}$解释通过考虑越来越纠缠的蠕虫状胶束，形成由于增强屏蔽的静电相互作用。在较高浓度的二氧化硅颗粒下观察到的G $_{\circ}$和$η_{\circ}$值的降低可以用由于带正电的十六烷基三甲基铵吸附到带负电的二氧化硅上而形成表面活性剂双层来解释。
2004-09-16 cond-mat.soft
Rheology primer for nanoparticle scientists
力学性能与系统的结构和动力学有着内在的联系。研究力学性能的主要工具是流变学和微观流变学。这些技术可以专注于任何种类的胶体系统和/或纳米结构的宏观和微观机械性能。可以进行几种实验来研究胶体系统的力学性质;然而，它们的解释可能并不总是简单的。在这里，我们的目的是为初学者提供一个简单的指南，最常见的流变学实验。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nonlinear response of dense colloidal suspensions under oscillatory shear: Mode-coupling theory and FT-rheology experiments
采用理论、实验和模拟相结合的方法，研究了稠密胶体悬浮液对大振幅振荡剪切流的非线性响应。与时间相关的应力响应计算使用最近开发的示意模式耦合型理论描述外部施加的流量下的胶体悬浮液。对于有限的应变振幅的理论产生的非线性响应，其特征在于显着的高次谐波的贡献。该理论的一个重要特点是预测一个理想的玻璃化转变在足够强的耦合，这是伴随着不连续的外观的动态屈服应力。对于所考虑的振荡剪切流，我们发现，屈服应力起着重要的作用，在确定的非线性的时间相关的应力响应。我们的理论研究结果得到了强烈支持的两个大振幅振荡（LAOS）实验（FT-流变学分析）的热敏核-壳颗粒分散在水中的悬浮液和布朗动力学模拟上进行的二维二元硬盘混合物。特别是，理论预测的非平凡值的指数管理的最终衰减的存储和损耗模量作为应变振幅的函数，这是非常符合模拟和实验。在所提出的示意性模型中的一组一致的参数实现了联合描述线性模量，非线性流动曲线和大振幅振荡光谱。
2010-10-13 cond-mat.soft
Shear-thinning in dense colloidal suspensions and its effect on elastic instabilities: from the microscopic equations of motion to an approximation of the macroscopic rheology
在其玻璃化转变附近，致密的胶体悬浮液在实验时间尺度上获得弹性性质。我们调查的粘弹性流动不稳定性在弯曲的几何形状，这种材料的可能性。为此，我们首先提出了一个通用的策略，扩展第一性原理的方法的基础上，预测到慢变量（到目前为止，仅限于严格均匀流），以处理不均匀性。特别是，我们分离的平流的微观结构的流动，在起源的波动平流项，从内在动力学。由于所涉及的方程的复杂性，我们选择了一个急剧简化的理论，以建立其潜在的描述不稳定性。这些非常强的近似导致本构方程的白色Metzner类，其参数与实验测量的玻璃形成的胶体分散体的宏观流变学拟合。该模型适当占剪切稀化性能的分散体，但是，由于近似，描述是不完全定量的。最后，我们进行了线性稳定性分析的实验相关的圆柱形（泰勒-库埃特）的几何形状的流动，并提供证据表明，剪切变稀强烈稳定的流动，这可以解释为什么粘弹性不稳定性没有观察到稠密的胶体悬浮液。
2015-08-19 cond-mat.soft physics.class-ph
Computer simulations of colloidal gels: how hindered particle rotation affects structure and rheology
使用计算机模拟研究了颗粒粗糙度和短程非中心力对胶体凝胶的影响，其中颗粒在旋转时经历能量的正弦变化。最小值$n$的数目和能量尺度$K$是关键参数;对于大的$K$和$n$，粒子旋转受到强烈阻碍，但是对于小的$K$和$n$，粒子旋转几乎是自由的。利用分形维数、结构因子、配位数分布、键角分布和线性流变学对一系列体系进行了模拟和表征。当粒子容易旋转时，团簇会重组以利于密集堆积。这导致更长的凝胶化时间和具有股状形态的凝胶。这种凝胶的弹性模量在高剪切频率下按$G' \propto ω^{0.5}$的比例缩放为$ω$。相反，受阻粒子旋转抑制重组，并导致快速凝胶化和扩散形态。这样的凝胶更硬，具有$G'\proptoω^{0.35}$。在低势垒和高势垒状态下的粘性模量$G''$分别根据指数$0.53$和$0.5$缩放。弹性和粘性行为之间的交叉频率通常随着旋转障碍的增加而增加。这些发现同意定性与最近的一些实验上的异质表面颗粒和DLCA型凝胶和凝胶的光滑球体的研究。
2019-09-03 cond-mat.soft
Rheology of colloidal microphases in a model with competing interactions
模拟具有竞争相互作用的胶体颗粒模型，研究了胶体微相的二维流变特性。由于短程吸引力和长程排斥力之间的竞争，作为密度的函数，该模型表现出各种微相，如团簇，条纹或带有气泡的晶体。我们准备在一个有限的微相系统采用蒙特卡罗模拟，然后淬火系统在T=0。然后通过施加拖曳力曲线来剪切所得到的配置。我们集成数值的运动方程的颗粒和分析的动力学作为密度和施加的应变率的函数。我们测量的应力-应变曲线和表征的胶体微相的屈服。结果取决于微相的类型：（i）团簇容易沿层剪切，旋转有助于相对运动。(ii)平行于流动方向的条纹容易剪切，垂直于流动方向的条纹容易堵塞，在足够强的剪切速率下，垂直条纹的方向与流动方向一致。(iii)具有气泡的晶体通过沿着气泡破裂并最终形成条纹而屈服。我们讨论的位错，所发射的气泡，在屈服过程中的作用。
2008-02-08 cond-mat.soft
Mechanical response of a thick poroelastic gel in contactless colloidal-probe rheology
当刚性物体接近粘性流体中的软材料时，在润滑接触区域中产生流体动力应力，并使软材料变形。弹性形变又改变了流动，因此产生了软润滑耦合。此外，软弹性体和凝胶通常是多孔的。这些材料可以填充有溶剂或未交联的聚合物链，并且可能对周围的流体是可渗透的，这进一步使描述复杂化。在这里，我们推导出一个半无限的和可渗透的多孔弹性基板的点力响应。然后，我们使用这个基本的解决方案，以解决特定的多孔弹性润滑耦合与非接触式胶体探针方法。特别是，我们推导出保守和耗散组件的力与振荡的垂直运动的一个球体接近多孔弹性基板。我们的研究结果可能是相关的动态表面力装置和非接触式胶体探针原子力显微镜实验软，活的和/或脆弱的材料，如溶胀的水凝胶和生物膜。
2022-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.class-ph
Experimental Stick-Slip Behaviour in Triaxial Test on Granular Matter
本文研究了直径为d（d=0.2mm、0.7mm和3 mm）的玻璃球填料的准静态流变性。在小球上观察到粘滑行为，即d=0.2mm和0.7mm ;在这种情况下，随着变形速率的增加，还观察到流变学的减弱，并且速率越大，弱化越大;这产生宏观不稳定性和粘滑。粘滑事件的统计数据已经被确定，这表明样本越大，病滑越有规律（即“周期性”），应变速率越快，事件的周期性越小。认为这种粘滑现象是在宏观层次上产生的，是由宏观流变规律决定的。然而，当样本很小时，局部涨落扰动宏观事件并不规则地触发它们。Pacs编号：5.40 ; 45.70 ; 62.20 ; 83.70.Fn
2005-06-21 cond-mat.mtrl-sci 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
Short-time Rheology and Diffusion in Suspensions of Yukawa-type Colloidal Particles
对带电胶体球悬浮液的短时动力学进行了全面的研究。探索的参数空间涵盖了流体状态制度的主要部分，胶体浓度延伸到冻结过渡。粒子被假定为直接相互作用的硬核加屏蔽库仑势，并间接溶剂介导的流体动力学相互作用（HI）。通过与精确的加速Stokesian动力学（ASD）模拟的流体动力学函数H（q）和高频粘度的比较，我们研究了两个快速和易于实现的分析方案的准确性。第一个方案，称为成对添加剂（PA）计划，使用精确的两体流体动力学迁移率张量。这是在良好的协议与ASD模拟的H（q）和高频粘度，较小的体积分数高达约10%和20%，分别。第二种格式是结合了Beenakker和Mazur的δγ-格式和PA格式的优点的混合格式。它导致预测与模拟数据吻合良好，所有考虑的浓度，从而结合精度与计算效率。混合方法被用来测试的广义斯托克斯-爱因斯坦（GSE）关系提出的Kholodenko和道格拉斯的准确性，显示其严重违反低盐度系统。然而，对于硬球，这个GSE关系适用得相当好。
2011-09-06 cond-mat.soft
A unified description of the rheology of hard-particle suspensions
布朗或胶体颗粒（直径$d \lesssim 1$ $μ$ m）的悬浮液的流变学与较大颗粒（$d \gtrsim 50$ $μ$ m）的悬浮液的流变学明显不同。这两个制度中的每一个已经被单独研究，但流动的悬浮液与中间粒径（1 $μ\textrm{m} \lesssim d \lesssim 50$ $μ$ m），这在应用中普遍存在，仍然知之甚少。通过测量具有广泛尺寸范围的硬球悬浮液的流变学，我们实验表明，剪切增稠驱动从胶体到颗粒流的过渡跨越中间尺寸制度。这一见解使得有可能在全尺寸范围内统一描述硬球的（非惯性）流变学。此外，我们能够测试一个新的理论摩擦诱导剪切增稠，表明我们的数据可以很好地拟合使用从它派生的表达式。
2015-08-24 cond-mat.soft
The rheology of confined colloidal hard discs
本研究结合粒子分辨实验与含流体动力学相互作用的布朗动力学模拟，探究极端受限准二维硬圆盘胶体的剪切流变特性，揭示其剪切变稀机制及流体动力学相互作用对动量传递的重要性。
2022-05-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Power law viscoelasticity of a fractal colloidal gel
幂律流变学在复杂材料中广泛存在，其特征在于存在非常宽范围的微观结构长度和时间尺度。虽然存在能够再现所观察到的流变学特征的唯象模型，但一般来说，与这种机械行为的微观起源的良好联系仍然缺失。作为一个模型系统，这项工作的重点是分形胶体凝胶。我们彻底表征了样品的线性幂律流变性及其年龄依赖性。我们表明，在所有的样品年龄和各种流变测试的凝胶线性粘弹性是非常准确地描述了分数麦克斯韦（FM）模型，其特征在于由幂律行为。由于一个独特的设置，耦合小角度的静态和动态光散射的流变测量，我们证明了在线性制度中观察到的幂律流变学起源于可逆的非仿射重排，并讨论了FM模型和凝胶的微观结构之间的可能关系。
2018-10-05 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
Sticking dynamics of deformable colloids
本文用微流变技术研究了聚苯乙烯胶体颗粒与平板玻璃的粘附过程，用光镊捕获颗粒，用压电台定位平板并使其在平面内正弦运动，通过平板与颗粒之间的机械耦合从粘性变为弹性的过渡来描述粘附过程。通过改变实验中的三个参数，即，镊子势的强度，粒子-板相互作用的强度和振荡驱动的强度，三个不同的制度的动态-卡住，非卡住和老化，分别对应于弹性，粘性和粘弹性的耦合。[1]的观察结果可以通过耦合介质的有效刚度模量的实部和虚部的参数Nyquist图更好地说明。当颗粒与板接触时，这些参数从它们的体积值突然改变，而不管颗粒在最终稳定状态下是粘附还是非粘附。在老化制度中，粘附逐渐演变的时间，该系统显示出一个参数图显着不同的预期从一个单一的松弛过程。在奈奎斯特图中，数据的聚类趋势提供了真正的多体系统和具有几个自由度的系统之间的有趣对比。
2009-08-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Competitive adsorption of surfactants and polymers on colloids by means of mesoscopic simulations
采用粗粒耗散粒子动力学模拟研究了功能化分子如聚合物、流变改性剂和表面活性剂分子在溶剂中的胶体颗粒上的竞争和协同吸附。结果表明，一个复杂的图片出现从模拟，其中分散剂和表面活性剂的吸附合作达到一定的浓度，在胶体颗粒上，但随着表面活性剂浓度的增加，它导致分散剂解吸。胶体分散体中流变改性剂的存在通过表面活性剂胶束与这些试剂的疏水位点的缔合而增加了复杂性。这里报告的模拟结果的分析清楚地指出，沿着不同的聚合物分子的疏水位点的自缔合的机制，负责他们的竞争和合作吸附。
2014-06-12 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
Schematic Mode Coupling Theory of Glass Rheology: Single and Double Step Strains
模式耦合理论（MCT）在解决硬球胶体玻璃的流变性方面取得了显着的成功，也解决了软胶体玻璃如星形聚合物的流变性问题。在这里，我们探讨了最近开发的MCT为基础的示意性本构方程的理想化的实验方案下，涉及单，然后双步骤应变的属性。我们发现强烈的偏离预期的基础上可分解，BKZ型本构模型。具体地说，在施加两个相等且相反的阶跃应变之后，非零应力仍然存在很长时间;这种残余应力是塑性形变的标志。我们还讨论了假设瞬时阶跃应变和快速斜坡之间的区别。这些在我们的MCT方法中通常是不等价的，后者更有可能捕获实验“步骤”菌株的物理特性。这种区别指出可逆滞弹性和不可逆塑性重排所起的不同作用。
2012-03-28 cond-mat.soft
Sticky-sphere clusters
纳米和微米尺度的粒子，如胶体，通常在比它们的直径小得多的范围内相互作用，因此很自然地将它们视为“粘性”，只有当它们完全接触时才相互作用。最低能量状态，自由能，和$n$粒子的集合的动力学可以计算在一个深，窄的相互作用势的粘性限制。本文综述了粘滞极限理论，解释了理论和实验之间的对应关系的胶体团簇，并概述了粘滞极限可能带来新的见解的领域。
2017-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Rheology and microrheology of deformable droplet suspensions
软胶体颗粒的稠密悬浮液显示出广泛的物理和流变性质，这些性质仍然远未被完全理解。为了阐明胶体流的变形能力的作用，我们采用计算机模拟来测量的表观粘度的可变表面张力的液滴系统进行压力驱动的流。我们确认，我们的悬浮液一般经历不连续的剪切稀化，并确定的发病的不连续性上的表面张力的依赖性。我们发现悬浮液的有效粘度主要由毛细管数决定。我们提出了积极的微观流变学模拟，其中一个单一的液滴被拖动通过悬浮液。这些也显示了一个动态的相变，类似于一个与不连续的剪切变稀在我们的解释。这种转变是由液滴速度与所施加的力之间的不连续性发出的信号。
2018-08-30 cond-mat.soft
Unraveling the Role of Frictional Contacts and Particle Orientational Order During Shear-thickening in Suspensions of Colloidal Rods
现在有令人信服的证据表明，颗粒间的摩擦接触是必不可少的观察剪切稠化的浓缩悬浮液的紧凑的颗粒。虽然这激发了许多策略来定制这些系统中的流变学，但在更一般的情况下，即各向异性颗粒的悬浮液，剪切增稠的机制仍然不清楚。在这里，通过同时测量的体积粘度和第一法向应力差，我们表明，强剪切增稠的悬浮液中的胶体棒是伴随着大的正向应力，表明形成一个系统跨越摩擦接触网络。我们还发现，在剪切增稠制度的流动是不稳定的，并表现出相当丰富的时间依赖性。通过进行单粒子分辨共聚焦流变学测量，我们提供了令人信服的证据表明，这种流变学的混乱产生于强耦合之间的强加的流量和颗粒取向顺序。基于这些观察结果，我们设计了具有温度可调摩擦学特性的胶体棒，并证明了实现悬浮液流变学原位控制的可行性。这些研究结果表明，取向秩序和摩擦相互作用之间的相互作用起着至关重要的作用，在稠密的悬浮液的胶体棒的剪切增稠。
2019-06-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Impact of polyelectrolyte adsorption on the rheology of concentrated Poly(N-Isopropylacrylamide) microgel suspensions
研究了三种水溶性聚电解质对浓缩PNIPAm微凝胶悬浮液流变性的影响，发现PE的电荷符号、浓度和疏水性在温度高于体积相变温度时显著改变凝胶网络强度，揭示了静电作用在热敏微凝胶中的关键调控作用。
2023-05-20 cond-mat.soft
Enhanced Elasticity and Soft Glassy Rheology of a Smectic in a Random Porous Environment
本文报道了液晶辛基氰基联苯（8 CB）在气溶胶凝胶中的频率依赖剪切模量（$G^*(ω)=G'(ω)+iG''(ω)$）的研究。随着近晶序的开始，$G'$随着温度的降低近似线性地增长，达到超过纯8CB的值三个数量级以上的值。在低温下的模量具有幂律分量，$G^*(ω) \sim ω^α$，其指数$α$随着凝胶密度的增加而接近零。$G'$的振幅及其随温度和凝胶密度的变化表明，低温响应是由近晶中的密集的缺陷群所主导的。相比之下，当8CB是各向同性或均质时，模量由胶体凝胶的弹性行为控制。
2005-02-18 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
Simulating the rheology of dense suspensions using pairwise formulation of contact, lubrication and Brownian forces
本文提出一种基于成对布朗力、接触力和润滑力的最小化颗粒模型，用于模拟稠密胶体悬浮液，再现剪切变稀和增稠行为，并在LAMMPS中实现，具有线性计算复杂度。
2023-07-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Disentangling glass and jamming physics in the rheology of soft materials
在大密度下，由于拥挤效应可能引起布朗粒子的玻璃化转变，或非布朗粒子的堵塞转变，软粒子体系的剪切流变学变得复杂。在这里，我们成功地探讨了假设，即剪切应力的贡献，从玻璃和干扰物理是“添加剂”。我们表明，在各种软材料中测量的实验流动曲线（胶态硬球、微凝胶悬浮液、乳液、含水泡沫）以及在热和非热极限下获得的软排斥性颗粒的数值流动曲线可以通过一个简单的模型很好地描述，该模型假设玻璃和堵塞流变性对剪切应力有线性贡献，只要在两个扇区中正确识别时间和应力的相关标度。我们的分析证实，胶体硬球的动力学是唯一的玻璃物理控制，而水性泡沫只对干扰效果敏感。我们表明，微米级乳液的贡献都需要成功地占流动曲线，这揭示了这两种现象的不同签名。最后，对于两个系统的软微凝胶颗粒，我们表明，流动曲线是胶体系统的玻璃化转变的代表，并推断微凝胶颗粒是不太适合研究的干扰过渡实验。
2013-02-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic Theory of Nonlinear Rheology and Double Yielding in Dense Attractive Glass Forming Colloidal Suspensions
本文针对稠密吸引性胶体悬浮液提出自洽微观理论，耦合键断裂与去笼效应，揭示阶跃剪切下塑性响应、静态屈服和双重屈服三种瞬态行为，解释了多种实验现象。
2025-03-10 cond-mat.soft
Dilatancy in the flow and fracture of stretched colloidal suspensions
浓缩颗粒悬浮液在制药、化妆品和食品工业中是常见的，它显示出令人感兴趣的流变学。特别是，在高体积分数下经常观察到的粘度随应变速率的急剧增加（剪切增稠和堵塞）具有很强的实际和根本重要性。然而，这些产品的制造及其随后的分配通常涉及与简单剪切流实验的流动几何形状基本上不同的流动几何形状。在这里，我们表明，拉伸载荷下的胶体流体的长丝的伸长和断裂是密切相关的堵塞过渡中看到的剪切流变学。然而，修改后的流动几何形状揭示了重要的附加效应。使用一个模型系统，几乎硬核的相互作用，我们提供了令人惊讶的强大的粘弹性在这样的胶体流体在张力下的证据。通过高速摄影，我们还直接观察到结晶和造粒效应，这导致断裂超过临界伸长率。
2011-01-12 cond-mat.mtrl-sci 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
Charge Regulation of Colloidal Particles: Theory and Simulations
为了探索物理化学和生物物理系统中的电荷调节（CR），我们提出了一个具有粘性吸附位点的胶体颗粒模型，该粘性吸附位点解释了水合氢离子与表面官能团之间形成共价键的原因。使用这个模型和蒙特卡罗模拟，我们发现，标准的Ninham和Parsegian（NP）理论的CR导致的结果偏离显着从计算机模拟。NP方法的问题可以追溯到使用体相平衡常数来解释表面化学反应。为了解决这个困难，我们提出了一个新的理论CR。新方法的基本成分是粘性长度，这是非平凡的体积平衡常数相关。该理论被发现是在良好的协议与计算机模拟，没有任何可调参数。作为理论的应用，我们计算了含有羧基的胶体颗粒的有效电荷，作为pH值和盐浓度的函数。
2019-12-11 cond-mat.soft
Contactless Rheology of Soft Gels over a Broad Frequency Range
我们报告的软凝胶的粘弹性流变特性的非接触测量。使用胶体探针原子力显微镜（AFM）在液体环境中，并在动态模式下进行实验。测量的机械响应作为不同的振荡频率的液体间隙厚度的函数。我们的测量结果揭示了弹性流体动力学（EHD）耦合之间的流动引起的探头振荡和粘弹性变形的凝胶。数据定量描述的粘弹性润滑模型。的聚二甲基硅氧烷（PDMS）凝胶的频率依赖性的存储和损耗模量提取的数据拟合的模型，并在良好的协议与Chasset-Thiion定律。我们的研究结果表明，非接触式胶体探针的方法是强大的工具，可用于探测软界面在很宽的频率范围内精细。
2022-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.class-ph
Jamming, Friction and Unsteady Rheology
探讨了颗粒介质、分子玻璃和复杂流体中摩擦和堵塞之间的联系。本文首先回顾了测量摩擦的方式，观察到的结果的类型，以及宏观表面之间接触的几何形状。然后简单的模型的起源静摩擦进行了说明。这些都无法解释宏观物体之间静摩擦的普遍观测。表面粗糙度和化学不均匀性的影响进行了讨论，并示出在我们的三维世界中产生指数弱的静摩擦。相比之下，堵塞的“第三机构”之间存在的大多数表面被证明产生静摩擦，这是符合宏观测量。分子薄流体膜堵塞的实验和模拟研究进行了描述，并与体玻璃化转变的研究。本文的结论是考虑不稳定的粘滑运动时，经常出现的系统变得足够大的应力unjammed。不同类型的粘滑运动的识别，并探讨其起源。
1999-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Glass and Jamming Rheology in Soft Particles Made of PNIPAM and Polyacrylic Acid
软胶体的相行为已经引起了极大的关注，由于大量的各种新的现象出现，从他们的能力，包装在非常高的体积分数。在这里，我们报告的互穿聚合物网络微凝胶组成的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）和聚丙烯酸（PAAc）在固定的PAAc含量作为重量浓度的函数的流变学测量。我们发现了三种不同的流变学制度的特点，三种不同的状态：牛顿剪切稀化流体，有吸引力的玻璃，其特征在于屈服应力，和堵塞状态。我们讨论了驱动这些状态形成的可能的分子机制。
2022-02-24 cond-mat.soft
Microrheology of colloidal suspensions via Dynamic Monte Carlo simulations
了解胶体悬浮液的流变性对于制定广泛的行业相关产品至关重要。为了解释这些软材料的粘弹性行为，人们可以分析胶体示踪剂通过宿主流体扩散并产生局部变形和应力的微观动力学。这种技术被称为微观流变学，它将流体的整体流变学与颗粒尺度的微观动力学联系起来。如果示踪剂受到外力的作用，而不是自由扩散，则称为活性微流变。受微观流变学在提供胶体玻璃、活性物质或生物体系等复杂系统局部结构信息方面的影响，我们将动态蒙特卡罗（DMC）技术扩展到研究胶体中的活性微观流变学。原来的DMC框架，能够准确地描述在平衡状态下的胶体的布朗动力学，在这里重新考虑和扩展到描述的外力拉示踪剂嵌入在各向同性的胶体悬浮液在不同的密度的影响。为此，我们研究了球形示踪剂的动力学由一个恒定的外力拖动通过一个浴缸的球形和棒状粒子的可比大小。我们可以提取其有效摩擦系数的有价值的细节，在小的和大的外力值是恒定的，但在其他方面显示出非线性行为，表明力变薄制度的发生。我们的DMC模拟结果与过去的Langevin动力学模拟和理论工作的球形胶体浴在很好的定量协议。在各向同性相的棒状粒子的浴进行了研究，并显示一个例子，其中DMC是更方便比布朗或朗之万动力学，在这种情况下，在处理粒子旋转。
2021-07-20 cond-mat.soft
