Rheology of Soft Glassy Materials
我们认为许多软质材料(泡沫、乳液、泥浆等)的流变学具有相似性。结构无序和亚稳态的共同特征。介绍了一个通用模型的"软玻璃物质“的介观动力学,与平均场噪声温度x表示的相互作用。我们发现幂律流体的行为,无论是(x<1)或没有(1<x<2)的屈服应力。对于1<x<2,储能模量和损耗模量都随频率变化为$ω^{x-1}$,在玻璃化转变附近变得平坦(x=1)。$x\approx 1$的值可能来自于某些自旋玻璃模型中所见的边缘动力学。
1996-11-27 cond-mat.soft
Structural and dynamical features of multiple metastable glassy states in a colloidal system with competing interactions
短程吸引力和长程排斥力相互竞争的系统本质上是失败的,导致它们的结构和动力学要么由介观有序要么由亚稳态无序主导。在这里,我们报告后一种情况下,在一个胶体系统与远程静电排斥和短程耗尽的吸引力。我们发现各种状态表现出缓慢的非扩散动力学:凝胶,玻璃态的集群,和一个国家让人想起维格纳玻璃。改变相互作用,我们发现一个连续的交叉之间的维格纳和集群玻璃态,和一个尖锐的不连续过渡之间的维格纳玻璃态和凝胶。这种差异反映了这样一个事实,即动态逮捕是由排斥的两个玻璃态和吸引力的情况下的凝胶。
2010-02-08 cond-mat.soft
Nonequilibrium Thermodynamics of the Soft Glassy Rheology Model
软玻璃流变学(SGR)模型是一个介观框架,它被证明是非常成功的描述各种非晶材料(如膏体、浆体、泡沫等)的流动和变形的唯象模型。在本文中,我们铸造SGR在一个通用的,模型无关的框架,非平衡态热力学称为通用方程的非平衡可逆-不可逆耦合(GENERIC)。这导致了一个新的配方SGR澄清它如何可以正确地耦合到流体动力学领域,从而在一个一致的,本地的,连续版本的SGR。此外,我们发现,遵守热力学强加的存在修改的应力张量预测SGR。
2014-04-14 cond-mat.soft
Herschel-Bulkley rheology from lattice kinetic theory of soft-glassy materials
我们提供了一个明确的证据表明,两个物种的介观格子玻尔兹曼(LB)模型与竞争的短程吸引力和中程排斥力的相互作用支持紧急赫歇尔-Bulkley(HB)流变学,即幂律依赖的剪切应力作为应变率的函数,超过一个给定的屈服应力阈值。这种动力学配方支持从流动到非流动行为的无缝过渡,通过平滑调整两个物种之间的介观相互作用的参数。本模型可能成为一个有价值的计算工具的软玻璃质材料的流变学的实验感兴趣的规模上的调查。
2010-04-28 cond-mat.soft
Shear Banding of Soft Glassy Materials in Large Amplitude Oscillatory Shear
研究了大振幅振荡剪切流作用下软玻璃材料中的剪切带。通过对广泛使用的软玻璃流变学模型的数值模拟,并辅以更一般的物理参数,我们证明了在施加剪切速率$\dotγ(t)=\dotγ_0\cos(ωt)$的幅度和频率的广泛范围内的强条带,即使在不允许条带作为其对稳定施加剪切流$\dotγ=\dotγ_0=$常数的稳态响应的材料中也是如此。即使在零频率$ω\to 0$的极限下,LAOS中的条带也持续存在,在零频率的极限下,人们可能先验地期望均匀的流动响应(与严格零频率稳定施加的剪切流的均匀流动的要求一致)。我们解释这一发现的交替竞争在每个周期内的玻璃老化和流动复兴。我们的预测有深远的影响,老化屈服应力流体的流动行为,建议一个通用的预期剪切带的流动,甚至任意缓慢的时间变化。
2016-10-13 cond-mat.soft
Influence of boundary conditions on yielding in a soft glassy material
在两种不同的边界条件下,在1mm的间隙内研究了剪切Laponite悬浮液的屈服行为。无滑移条件下,确保使用粗糙的墙壁,导致剪切局部化已经报道在各种软玻璃材料。当使用光滑几何形状允许表观壁滑移时,样品被示出破碎成宏观固体块,其被周围的流化材料缓慢侵蚀直到整个样品为流体的点。边界条件对屈服的这种剧烈影响表明,存在某种宏观特征长度,这种特征长度可能与剪切作用下堵塞材料的协同效应有关。
2009-01-06 cond-mat.soft
The Influence of Particle Softness on Active Glassy Dynamics
活性物质的研究越来越倾向于高密度或玻璃态极限。这主要是受到活性玻璃态材料和传统的被动玻璃态物质之间的显著相似性的启发。有趣的是,在这个限制内,最近已经表明,活性准硬球的弛豫动力学是非单调的,并且当固有活性长度尺度(例如,持续长度)等于笼长,即局部粒子笼化的长度尺度。这种最佳的增强效果据称是由于最有效的扫描局部粒子笼。在这里,我们证明,这种效果和它的物理解释是完全保留软积极领域。我们进行了广泛的模拟无热活性布朗粒子(ABPs),并表明,非单调变化的弛豫动力学仍然定性相似,不同的柔软度。我们解释定量的差异,将它们与较长范围的较软的相互作用势,这减少了笼的长度和模糊的内在的积极运动。此外,我们观察到,只有当持久性长度超过笼子的长度,相对于一个等效的被动布朗粒子系统不同的质变开始表现自己。总的来说,我们的研究结果进一步加强了笼的长度的重要性,其关系到相关的活性长度规模的背景下,活性玻璃材料。
2022-09-06 cond-mat.soft
The emergence of supramolecular forces from lattice kinetic models of non ideal fluids: applications to the rheology of soft glassy meterials
本文系统地研究了具有阻挫短程吸引和中长程排斥相互作用的单粒子格子Boltzmann模型。平衡分析是按照[X. Shan,Phys.Rev.E77,066702(2008)],并且允许我们确定当两个界面重叠时在薄膜中产生的表面张力密度和所得的分离压力。然后用多组分模型进行受限流的数值模拟,并成功地对Bocquet及其同事最近提出的关于高度受限的软玻璃材料的非局部流变学基础的合作长度的存在的建议进行了测试[Goyon等人,Nature 454,84-87(2008);软物质6,2668-2678(2010)]。
2014-02-24 cond-mat.soft
A structural approach to relaxation in glassy liquids
当液体冻结时,局部原子结构的变化标志着向晶体的转变。然而,当液体冷却形成玻璃时,没有明显的结构变化标志着玻璃化转变。事实上,出现在起始温度T_0以下的玻璃态动力学的特性特征,定性地捕获的平均场论,它假设在所有温度下均匀的局部结构。即使是对更现实的系统的研究也发现,结构和动力学之间只有微弱的相关性。这就提出了一个问题:结构对三维玻璃态动力学重要吗?在这里,我们通过使用机器学习方法来确定一个新的领域来肯定地回答这个问题,我们称之为软度,它表征了局部结构,并与重排动力学密切相关。我们发现,在T_0的玻璃态动力学的开始是由软度(即结构)和动力学之间的相关性的开始。此外,我们使用柔软度来构建一个简单的模型,与我们的模拟结果非常吻合,表明柔软度随时间的演变理论将构成玻璃态动力学理论。
2015-11-23 cond-mat.soft
Fluidisation and plastic activity in a model soft-glassy material flowing in micro-channels with rough walls
通过模型软玻璃材料的介观数值模拟,我们研究了边界粗糙度对材料流动行为的作用,探测了体/壁和全局/局部流变学。我们发现,粗糙度降低了壁面滑移诱导的润湿性和作为一个源的fluidation的材料。塑料事件的直接检查表明,它们的发生率与流动性场的增长,调和我们的模拟与动力学弹塑性描述堵塞的材料。尽管如此,我们观察到定性和定量的差异缩放,取决于距离粗糙的墙壁和施加的剪切。粗糙度的取向统计的影响也进行了研究。
2016-04-04 cond-mat.soft
Mechanical rejuvenation and over-aging in the soft glassy rheology model
通过软玻璃流变学(SGR)模型的随机模拟,研究了玻璃的机械年轻化和过老化。应变和应力控制的变形周期为广泛的负载条件进行了分析和比较的模型聚合物玻璃的分子动力学模拟。结果表明,变形的原因主要是年轻化,而过时效只发生在很低的温度,小应变,并为高的初始能量状态。尽管SGR模型中的蠕变顺应性表现出完全老化独立于施加的载荷,但在非线性蠕变制度中的大应力引起构型变化,导致应力循环后探测的弛豫时间谱的复兴。然而,在恢复期间,由于内部应变的集体松弛,恢复活力的状态迅速返回到原始老化轨迹。
2008-07-04 cond-mat.soft
Exploring the Rheology of Soft Glassy Matter
由于一些问题,本文已被作者撤回。请与我联系。
2010-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active fluidization in dense glassy systems
致密的软玻璃在足够低的温度下表现出强烈的集体笼化行为。使用分子动力学模拟的模型玻璃形成,我们表明,纳入活动或自推进,f0,可以诱导破笼和流化,导致玻璃相消失超过临界f0。随着f0的增加,扩散系数从强温度依赖性转变为弱温度依赖性。此外,我们表明,活动诱导的交叉从一个脆弱的到一个强大的玻璃和聚集的活性颗粒的趋势。我们的研究结果是直接相关的集体动力学密集的活性胶体玻璃和最近的实验标记的粒子在活细胞中的扩散。
2016-07-29 cond-mat.soft
A mode-coupling theory for the pasty rheology of soft glassy materials
本文介绍了一个简单的模式耦合模型,用于计算水流作用下的浓悬浮物。该模型表现出一个堵塞过渡,和应力与剪切速率的关系,这是非常相似的实验结果。也就是说,对于较高的剪切速率,牛顿状态或屈服应力之后是应力的缓慢变化,而对于非常大的剪切速率,牛顿状态或屈服应力之后是表观牛顿状态。另一个惊人的结果是,在振荡应变下,即使在堵塞状态下,系统也表现出依赖于应变幅度的弛豫时间。
1998-05-28 cond-mat.soft
Shear Banding from lattice kinetic models with competing interactions
软玻璃材料,非线性流变学,晶格动力学模型,阻挫相分离}我们提出了基于竞争相互作用的Boltzmann动力学模型的数值模拟,旨在表征软玻璃材料的流变特性。晶格动力学模型被证明可以再现受限几何形状中驱动软玻璃流动的典型特征,例如赫歇尔-巴尔克利流变学、剪切带和历史。这进一步信贷本晶格动力学模型作为一个有价值的工具,为理论/计算调查的流变学驱动下的软玻璃材料的约束。
2010-09-28 cond-mat.soft
Age dependent modes of extensional necking instability in soft glassy materials
本文研究了一种初始为圆柱形的软玻璃材料细丝在拉伸作用下的颈缩不稳定性。通过数值模拟的软玻璃流变模型和简化的流动性模型,并在一个高度通用的玩具描述的分析预测,我们表明,模式的不稳定性是由年龄的样品相对于所施加的拉伸应变速率的倒数。年轻的样品颈逐渐通过液体样的模式,其中的发病是由两个应力本构方程中的弹性加载和塑性松弛项。较旧的样品在较小的拉伸比下通过更快的模式失效,其开始仅由固体状弹性加载项确定(尽管塑性效应稍后出现,一旦出现明显的颈缩)。我们表明,这种固体样的模式是对应的,弹塑性材料,在应变率无关的固体颈缩的Considère模式。
2015-04-29 cond-mat.soft
Slow dynamics, aging, and glassy rheology in soft and living matter
我们探索的起源缓慢的动力学,老化和玻璃流变学在软和活的物质。非扩散缓慢的动态和老化的材料,其特征在于拥挤的成分可以解释在结构重排或重塑事件发生在堵塞状态。在这种情况下,我们介绍了刘和Nagel提出的干扰相图,以了解这些系统中的遍历-非遍历过渡,并讨论了最近的理论尝试,以解释不寻常的,快于指数的动态结构因子中观察到的堵塞软材料。接下来,我们专注于异常流变学(流动和变形行为)无处不在的软物质的亚稳性和结构紊乱的特点,并参考软玻璃流变学(SGR)模型,量化这些系统的机械响应,并预测在适当的条件下老化。作为与这些问题相关的实验工作的调查的一部分,我们提出了x射线光子相关光谱(XPCS)的结果老化的锂皂石粘土悬浮液后复壮。最后,我们通过探索科学文献,了解这些模型的最新理论进展和旨在测试其预测的实验研究。
2006-06-17 cond-mat.soft
Three-dimensional jamming and flows of soft glassy materials
各种无序的致密系统,如泡沫、凝胶、乳液和胶体悬浮液,在屈服应力以下表现出从液态(它们流动)到固态的堵塞转变。通过强大的3D表征手段对其结构进行了深入研究,显示出与玻璃的一些相似之处,这导致将其称为软玻璃材料。然而,尽管它的重要性,地球物理和工业应用,其流变行为,其微观起源,仍然知之甚少,特别是因为它的非线性性质。在这里,我们从两个原始的实验表明,一个简单的三维连续描述的软玻璃材料的行为可以建立。我们首先表明,当一个流是强加在某些方向上有没有屈服阻力的二次流:这些系统总是unjammed同时在所有方向的空间。三维堵塞准则似乎是大多数固体中遇到的塑性准则。我们还发现,它们在与主流垂直的方向上表现为简单液体;它们的粘度与主流剪切速率成反比,作为剪切诱导结构松弛的特征,与温度驱动的结构松弛非常相似和密度在其他玻璃体系中。
2011-05-03 cond-mat.soft
Emergence of cooperativity in plasticity of soft glassy materials
塑性事件之间的弹性耦合通常被用来解释非晶软玻璃材料的塑性特性和破坏。我们报告了一个实验,在失败之前,观察到一个自组织的塑性流动的出现。为此,我们施加一个均匀的应力颗粒状材料,并测量非常小的应变增量使用光散射装置的局部变形。我们观察到一个非均匀的应变,出现作为瞬态带的介观尺寸和明确的方向,不同的宏观摩擦剪切带,出现在故障的角度。这些微带的存在和取向可以通过考虑局部塑性重组如何在周围连续弹性介质中重新分布应力来理解。我们表征的长度尺度和持久性的结构。的存在下的塑性事件和细观结构的塑性流动进行了比较,数值模拟。
2014-05-19 cond-mat.soft
Glassy dynamics, crossover temperature and density scaling in fragile glass-formers
University of Milan(米兰大学);Göttingen(哥廷根);Mahila Mahavidyalaya (MMV), Banaras Hindu University(贝拿勒斯印度教大学女子学院(MMV));Banaras Hindu University(贝拿勒斯印度教大学)
本研究结合理论与分子动力学模拟,揭示幂律倒数势玻璃形成混合物的类玻璃动力学特性,提出含交叉温度T_a的理论框架,证实其遵循密度-温度标度,可统一描述热力学与动力学并预测宽密度范围弛豫行为。
2026-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluidization and wall slip of soft-glassy materials by controlled surface roughness
软玻璃材料(SGM)在受限几何形状中的运动受到表面粗糙度的强烈影响。然而,粗糙度的空间分布的影响仍然知之甚少,从一个更定量的观点。在这里,我们提出了一个全面的研究,在微流控通道,其中一个壁的图案与微米大小的均匀间隔的凹槽垂直于流动方向流动的浓缩乳液。我们表明,粗糙度引起的流化可以定量定制系统地改变宽度和分离的凹槽。我们发现,一个简单的比例定律描述了这样的流化作为一个函数的密度的凹槽,建议常见的情况下液滴捕获和释放。数值模拟证实了这些观点,并用于阐明流化和塑性重排率之间的关系。
2016-11-07 cond-mat.soft
Mesoscopic lattice Boltzmann modeling of soft-glassy systems: theory and simulations
最近引入的多组分格子Boltzmann模型(R。Benzi等人,Phys.Rev.Lett 102,026002(2009))来描述软流动材料的一些动力学行为。平衡和运输性能的连续自由能配方的框架内推导出,并检查数值模拟。由于短程种间排斥和中程种内吸引力之间的竞争,该模型被示出引起一个非常丰富的密度场的构型动力学,表现出软流动材料的许多功能,如长时间的松弛由于笼效应,增强粘度和结构逮捕,在中等剪切和剪切稀化流动的临界剪切阈值以上的老化。
2009-07-30 cond-mat.soft
Internal dynamics and activated processes in Soft-Glassy materials
塑性重排在软玻璃态材料(如乳液和泡沫)的表征中起着至关重要的作用。基于对软玻璃体系的数值模拟,我们在可以忽略热涨落的流体力学尺度下研究了塑性重排的动力学行为。塑性重排需要能量输入,该能量输入可以由外部源提供,或者通过粗化动力学中的时间演变而获得,其中总界面面积由于分散相从较小液滴/气泡缓慢演变为大液滴/气泡而减小。我们首先证明,我们的流体动力学模型可以定量再现这种粗化动力学。然后,考虑到周期性振荡应变,我们的特征作为外部能源供应的函数的塑性重排的数量,并表明,它们可以被视为激活过程引起的一个合适的“噪音”的影响。在这里,我们使用广义的噪声一词,指的是由空间随机不均匀性和粗化引发的内部非平衡动力学。最后,通过探索粗化动力学的内部特征时间尺度和与施加的振荡应变相关的外部时间尺度之间的相互作用,我们表明该系统表现出随机共振现象,从而进一步提供信贷的机械激活方案。
2014-10-24 cond-mat.soft
Ultraslow dynamics and stress relaxation in the aging of a soft glassy system
我们使用线性流变学和多散斑动态光散射(MDLS)来研究由多层囊泡组成的凝胶的老化。光散射数据表明,通过一个不寻常的超低速弹道运动的凝胶重排。对于流变学和MDLS,观察到随样品年龄$t_{w}$的动态显著减慢,特征弛豫时间缩放为$t_{w}^μ$。我们发现这两种技术的老化指数相同的$μ=0.78$,这表明它们探测类似的物理过程,即施加或内部应力的松弛流变学或MDLS,分别。一个简单的唯象模型来解释所观察到的动态。
2001-09-06 cond-mat.soft
Thermalized formulation of soft glassy rheology
我们提出了一个版本的软玻璃流变学,包括热化应变自由度。它充分指定了系统在其能量景观中的应变历史相关位置,因此可以对其非均匀屈服动力学和非平衡变形热力学进行定量分析。作为该方法的演示,我们说明了完全热塑性和近无热塑性的非常不同的特点,通过比较结果热化和非热化塑性流动。
2017-11-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Linear Viscoelasticity of Soft Glassy Materials
由于不具有时间平移不变性,老化软玻璃材料不遵守线性粘弹性的基本原理。我们表明,通过变换的线性粘弹性框架从实时域的有效时间域,其中的材料时钟被重新调整,以考虑弛豫时间的演变,软玻璃材料服从有效时间平移不变性。因此,我们证明了成功的验证的原则,线性粘弹性(玻尔兹曼叠加原理和卷积关系的蠕变柔量和应力松弛模量)为不同类型的软玻璃质材料在有效的时间域。
2014-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Athermal Jamming vs. glassy dynamics for particles with exponentially decaying repulsive pair interaction potentials with a cutoff
我们研究了非热干扰以及系统中的热玻璃态动力学组成的领域,相互作用,根据排斥相互作用,指数衰减作为距离的函数。像往常一样,在模拟中采用截止。虽然通过尝试去除重叠确定的非热干扰过渡被发现取决于任意的,因此非物理的选择的截止,我们没有发现任何非热干扰过渡或交叉,只依赖于物理衰减长度。相反,玻璃态动力学主要取决于衰减长度。我们的研究结果构成了另一个事实,即无热干扰过渡是不相关的热玻璃态动力学证明。此外,我们认为,没有尖锐的物理截止的相互作用应更多地考虑作为一个模型系统在干扰。通过探讨如何改变干扰领域中广泛使用的理论方法或分析方法,以不依赖于非物理截止,将导致对非热干扰和热干扰的本质有更深入的了解。
2020-09-11 cond-mat.soft
Shear banding in soft glassy materials
许多软质材料,包括泡沫、致密乳液、微凝胶珠悬浮液、星形聚合物、表面活性剂洋葱胶束的致密堆积和液晶的织构形态,都具有结构无序和亚稳态的基本“玻璃态”特征。这些反过来又引起了这些材料的低频剪切流变学(变形和流动特性)中的几个显著特征:特别是屈服应力的存在,在该屈服应力以下材料表现得像固体,并且在该屈服应力以上它像液体一样流动。在过去的十年中,密集的实验活动也表明,这些材料往往表现出一种现象,称为剪切带,其中的流动剖面穿过剪切细胞表现出不同粘度的宏观带。已经确定了两种不同的屈服应力流体:剪切带明显永久存在的流体(只要流动保持应用),以及在从初始静止状态建立稳定流动状态的过程中(例如,在剪切启动或阶跃应力实验中)仅瞬时产生条带的流体。在调查激励实验数据,我们描述了最近的进展,在解决它的理论,使用软玻璃流变模型和一个简单的流动性模型。我们也简要地把这些理论方法的上下文中的其他文献,包括弹塑性模型,剪切转变区理论,和分子动力学模拟。最后,我们讨论一些挑战,仍然开放的理论和实验一样。
2014-08-20 cond-mat.soft
Rheological properties of soft-glassy flows from hydro-kinetic simulations
基于软玻璃材料的晶格动力学模型的数值模拟,我们描述了一个致密的乳液状系统的全局流变学,在三个代表性的负载条件下:Couette流,时间振荡应变和Kolmogorov流。结果发现,在所有情况下的流变学描述的赫歇尔-Bulkley(HB)的关系,$σ= σ_{Y} + A S^β$,与屈服应力$σ_{Y}$在很大程度上独立的加载方案。一个适当的重新缩放的HB参数允许描述与空间相关的应力的非均质流,基于协同性的概念,最近提出的软玻璃材料的应力松弛现象的非局部性的程度的特征。
2014-02-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
An active soft glassy rheology model
University of Göttingen, Institute for Theoretical Physics(哥廷根大学理论物理研究所);King’s College London, Department of Mathematics(伦敦国王学院数学系)
该研究提出活性软玻璃流变学模型,在介观尺度引入持久随机应变率,揭示活性驱动致密非晶材料从幂律到麦克斯韦行为的流化转变,并表征流化时间尺度。
2026-09-22 cond-mat.soft
A test of non-equilibrium thermodynamics in glassy systems: the soft-sphere case
软球势的标度特性允许导出冻结液体压力的精确表达式,即,压力对应于其多维势能景观中的局部最小值的配置。这种关系的存在提供了独特的可能性,用于测试最近提出的扩展的液体自由能的玻璃态的平衡条件和相关的表达式的温度的配置自由度。我们证明,非平衡自由能提供了一个精确的描述在玻璃态的软球压力。
2003-03-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Building a "trap model" of glassy dynamics from a local structural predictor of rearrangements
本文提出一种基于机器学习识别的局部结构变量“软度”的玻璃陷阱模型变体,将粒子软度与能量势垒视为独立演化,成功再现软度的定性特征并预测脆度对密度的依赖,同时揭示了需由关联性解释的动力学失效特征。
2023-08-15 cond-mat.soft
Yield stress, heterogeneities and activated processes in soft glassy materials
软玻璃质材料的流变行为基本上是由剪切力和固有的缓慢动力学之间的相互作用引起的。这种竞争可以用微观理论来描述,它可以被看作是一种非平衡模式耦合理论。流变学的这种统计力学方法导致了一系列详细的理论预测,其中一些仍在等待实验验证。我们提出了新的,初步的,在这个理论框架内的屈服应力,流动不均匀性和激活过程的描述结果。
2002-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Prediction of long and short time rheological behavior in soft glassy materials
我们提出了一个有效的时间方法来预测长时间和短时间的流变行为的软玻璃材料进行实验在实际的时间尺度。有效时间方法利用弛豫时间对老化时间的依赖性,即使老化发生在实验时间尺度上,也允许时间-老化时间叠加。有趣的是,对各种软材料的实验表明,有效时间方法成功地预测了从亚老化到超老化行为的各种老化制度的叠加。这种方法也可以用来预测分子以及自旋玻璃中任何响应函数的行为。
2011-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear banding in large amplitude oscillatory shear (LAOStrain and LAOStress) of soft glassy materials
本文分别考虑大振幅振荡剪切应变、大振幅方形或三角形或三角形应变率以及大振幅振荡剪切应力三种情况,从理论上研究了大振幅时间周期剪切流作用下软玻璃材料中的剪切带。在每种情况下,我们发现剪切带是材料的流动响应的一个重要组成部分的频率$ω$和振幅的施加振荡的值的宽范围。至关重要的是,并且非常违反直觉地,在玻璃相中,这甚至持续到数值上可获得的最低频率(这似乎与其即使在$ω\to 0$时也持续一致),尽管我们使用的软玻璃流变学模型具有作为剪切速率的函数的剪切应力的基本单调本构曲线,并且因此不能支持剪切带作为其在恒定剪切速率下的稳态响应。我们将此归因于在每个流动周期内玻璃状老化和流动再生的重复竞争。除了在玻璃相中报告显著的条带,其中流动曲线具有屈服应力,我们还在刚好高于玻璃点的噪声温度下观察到它,其中流动曲线为幂律流体形式。因此,我们的研究结果表明,剪切带的倾向,即使是非常缓慢的时间变化的流动,两个老化屈服应力流体,并与松弛时间尺度缓慢的幂律流体。我们发现,剪切带可以有一个显着的影响,通常用于指纹复杂的流体流变的Lissajous-Bowditch曲线的形状。因此,我们建议在试图计算这种曲线时要谨慎,这种曲线的计算预先施加了均匀的剪切流,放弃了条带的可能性。我们还分析了施加的应变波形的应力响应的一个“序列的物理过程”。
2018-01-23 cond-mat.soft
Shear banding, aging and noise dynamics in soft glassy materials
“软玻璃流变学”(SGR)模型给出了一个有吸引力的帐户的非遍历软材料的流动的局部屈服动力学的介观元素。牛顿,幂律,屈服应力流体制度出现在变化的“噪音温度”,x。在这里,我们扩展了模型,以捕捉噪声主要是由产量本身引起的想法。扩展模型可以解释最近在广泛的软材料中报道的粘性分叉和剪切带效应。一个不同的模型可能揭示剪切带和应变率滞后看到玻璃状星形聚合物解决方案。
2008-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Linear Response Theory for Hard and Soft Glassy Materials
尽管其基本物理性质存在质的差异,但硬玻璃态和软玻璃态材料表现出几乎相同的线性流变行为。我们发现,这些几乎普遍的属性自然出现在剪切转变区(STZ)理论的非晶塑性,扩展到包括广泛分布的内部热激活障碍。这种障碍分布的主要特点是预测非平衡,有效温度热力学。我们的理论损耗模量$G"(ω)$在$α$弛豫速率处有一个峰值,并且对于更高的频率以$ω^{-ζ}$的形式幂律衰减,与实验数据定量一致。
2011-01-18 cond-mat.mtrl-sci 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
Tailoring Relaxation Time Spectrum in Soft Glassy Materials
失平衡软材料的物理性质不仅与变形历史有关,而且与时间有关。在这项工作中,我们建议将这一主要缺点转化为增益通过施加控制变形场来定制流变性能。我们利用这样的事实,即一定大小的变形场可以防止老化的软玻璃质材料中的粒子占据能量阱达到一定深度,从而仅填充更深的阱。我们采用了两种不同的微观结构的软玻璃材料,并表明,在老化的同时,变形场的强度增加,导致弛豫时间的频谱变窄。我们相信,原则上,这种哲学可以通过改变性质和动力强度而普遍应用于不同种类的玻璃材料。
2013-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Disorder-induced stress-flow misalignment in soft glassy materials revealed using multi-directional shear
本研究通过多轴剪切实验和弹塑性模型,揭示软玻璃材料中剪切历史导致应力-流动错位及各向异性屈服面,源于局部力学无序,为探测局部屈服应力提供新方法。
2025-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Criticality at finite strain rate in fluidized soft glassy materials
我们研究了流化软玻璃材料稳态剪切流变学中临界动力学的出现。考虑剪切带不稳定性的中尺度弹塑性模型内,我们展示了如何额外的噪声可以诱导从相分离到均匀流的过渡,伴随着宏观剪切速率的临界波动。宏观量和波动表现出幂律行为在这个过渡附近,与以前的实验结果一致的振动颗粒介质。总之,我们的研究结果表明,一个通用的情况下出现的临界剪切弱化机制与流化噪声竞争。
2019-04-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-locality and viscous drag effects on the shear localisation in soft-glassy materials
研究了Hele-Shaw几何条件下准二维软玻璃材料的Couette流动。材料被选择为高于堵塞点,在堵塞点处出现屈服应力$σ_Y$,低于屈服应力$σ_Y$,材料弹性变形,高于屈服应力$σ_Y$,材料根据Herschel-Bulkley(HB)流变学像复杂流体一样流动。同时,限制板的效果被建模为有效的线性摩擦定律,而Hele-Shaw单元旁边的壁彼此足够接近以允许速度分布中的可见协同效应(Goyon等人,Nature 454,84-87(2008))。协同效应的参数化与稳态扩散松弛方程的流动性场$f = \dotγ/σ$,定义为剪切速率$\dotγ$和剪切应力$σ$之间的比率。对于特定的流变流动曲线(宾汉流体),这个问题是解决分析:我们探讨两个制度$σ\gg σ_Y$和$σ\approx σ_Y$和量化的影响引起的壁摩擦额外的本地化。其他流变稀化流体的晶格玻尔兹曼模型的基础上,揭示了分析结果的鲁棒性的数值模拟的帮助下进行了探索。协同作用和与文献中其他现有工作的比较(Barry等人,腓Mag. Lett. 91,432-440(2011))。
2014-10-14 cond-mat.soft
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
Glassy dynamics in relaxation of soft-mode turbulence
利用斑图涨落的自相关函数研究了垂面向列相体中的软模湍流(SMT)。我们发现,弛豫附近的电对流阈值偏离指数。为了描述这种松弛,我们提出了一个压缩指数出现在动态的玻璃形成液体。我们的研究结果表明,相干运动有助于SMT动力学。我们还证实了特征时间与电对流的控制参数成反比。
2012-02-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Soft glassy materials with tunable extensibility
本文提出一种软玻璃态微凝胶与高分子量线性聚合物混合的模型材料,建立了剪切与拉伸流变设计准则,实现了在几乎不改变剪切屈服应力和弹性模量的情况下大幅调控拉伸性。
2023-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Unified Model for Non-Fickian Diffusion and Anomalous Swelling of Glassy Polymer Gels
提出统一理论模型,通过将玻璃态聚合物视为粘弹性凝胶并考虑浓度依赖的弛豫时间,统一解释非菲克扩散与非单调溶胀,并给出可实验检验的预测。
2024-04-23 cond-mat.soft
Elastoviscoplastic rheology and ageing in a simplified soft glassy constitutive model
屈服应力流体表现出丰富的流变现象。除了在稳态流动曲线中定义屈服应力的存在之外,这包括在许多材料中,在小振幅振荡剪切中在几十年的频率上相当平坦的粘弹性谱;在突然施加小剪切应变之后的缓慢应力松弛;在剪切启动中的应力过冲;在施加低于屈服应力的剪切应力之后的对数或次线性幂律蠕变;在施加高于屈服应力的剪切应力之后,蠕变随后屈服;在大振幅振荡剪切中的丰富特征的Lissajous-Bowditch曲线; Bauschinger效应,其中材料的有效屈服应变在一个方向上的应变下降低,在相反方向上的先前应变之后;上下剪切速率扫描中的滞后;和(在某些材料中)触变性和/或流变老化。一个关键的挑战是开发一种本构模型,该模型包含足够的基本介观物理,以具有对刚刚描述的流变行为的全部范围的有意义的预测能力,仅具有少量的模型参数,并且还足够简单用于计算流体动力学以预测复杂几何形状中的流动,或者由于即使在简单几何形状中的自发对称性破缺不稳定性而产生的复杂流动。在这里,我们介绍这样一个模型,广泛使用的软玻璃流变模型的动机,并表明它捕捉到所有上述流变学特征。
2020-03-25 cond-mat.soft
Tuning residual stress, directional memory and aging in soft glassy materials
针对软粒子胶体玻璃,通过周期性应力控制振荡训练在屈服点成功退火残余应力与方向性记忆,揭示了应力分布矩的物理意义,并验证了该方法在触变二氧化硅凝胶等无序材料中的通用性。
2024-02-13 cond-mat.soft
Experimental observation of the intricate free-energy landscape for a soft glassy system
在玻璃体系的自由能景观图中,这些系统的缓慢动力学特性被认为是由于存在具有许多局部极小值的复杂自由能景观。我们在这里表明,对于一个胶体玻璃质材料的多个路径可以通过自由能景观,甚至可以导致不同的“最终”非遍历状态的后期阶段的老化。我们提供了明确的实验证据的凝胶和玻璃态的区别在系统中,并表明,对于一系列的胶体浓度,过渡到非遍历性可以发生在任何一个方向(凝胶或玻璃),并可能伴随着“犹豫”之间的两个方向。这表明,胶体凝胶和玻璃只是在相同的自由能景观中的全局自由能最小值,并且导致这些最小值的路径确实可以是复杂的。
2006-12-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheological hysteresis in soft glassy materials
软玻璃质材料的非线性流变学通过其本构关系(剪切应力与剪切速率)来捕获,该本构关系最通常通过在有限时间窗口内向上或向下扫描剪切速率来获得。对于大量的复杂流体,上下扫动并不叠加,而是定义了流变滞后回线。通过广泛的流变仪耦合到时间分辨测速仪,我们解开了当地的情况下,涉及流变滞后的各种类型的良好研究的软材料。我们引入了两个观测值,分别在宏观流变学和局部速度测量中量化滞后,作为扫描速率δt^{-1}的函数。引人注目的是,这两个观测值都呈现出一个稳定的最大值δt,它定义了一个单一的材料依赖的时间尺度,从简单屈服应力流体中的极小值连续增长到强时间依赖性材料的大值。在最近的理论论据,这些实验结果暗示在一个通用的基于时间尺度的框架,软玻璃材料,在剪切带和/或塞状流的特征不均匀的流动起着核心作用。
2012-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Time Temperature Superposition in Soft Glassy Materials
软玻璃材料处于热力学平衡之外,并且显示出弛豫动力学的时间依赖性减慢。在这种情况下,这些材料仅在有效时间域中遵循玻尔兹曼叠加原理,其中时间相关弛豫过程由恒定弛豫时间缩放。在这项工作中,我们扩展了有效的时间框架,成功地证明了时间-温度叠加的蠕变和应力松弛数据的模型软玻璃体系的粘土悬浮液。当材料的平均弛豫时间随时间和温度变化而不影响谱的形状时,这种叠加是可能的。我们表明,弛豫时间的变化作为温度的函数,有利于预测长时间和短时间的流变行为,通过时间-温度叠加从实验进行了实验可访问的时间尺度。
2012-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Enhanced Thermal Transport through Soft Glassy Nano-disc Paste
我们研究了热扩散的水悬浮液中的盘形纳米Laponite,它具有有限的弹性和糊状的一致性,通过使用马赫-曾德尔干涉仪。我们估计的悬浮液的热扩散率通过比较实验获得的温度分布与解析解。我们观察到,尽管高度约束的布朗扩散率的颗粒,由于其软玻璃质,悬浮液在非常小的浓度Laponite表现出显着的增强热扩散率。我们将观察到的增强与Laponite悬浮液的可能的微观结构相关联。
2013-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Emergent odd viscoelasticity in chiral soft glassy materials
University of Göttingen(哥廷根大学);Ecole Polytechnique de l’Université de Nantes, LTeN, U6607, Nantes Université(南特大学理工学院,LTeN,U6607);King’s College London(伦敦国王学院)
本研究引入手性软玻璃态流变模型,揭示手性软玻璃态材料中奇性粘弹性的涌现机制,发现奇性粘度随活性旋转频率降低而增大,奇性粘弹性谱兼具ω=2Ω附近共振效应与高频玻璃态幂律特性。
2026-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech