Capillary origami: spontaneous wrapping of a droplet with an elastic sheet
弹性和毛细作用之间的相互作用用于通过由平面片材包裹液滴来产生三维结构。最终封装的3D形状通过调整平膜的初始几何形状来控制。一个2D模型显示了开放的片材封闭的结构的演变,并预测一个临界长度尺度低于封装不能发生,这是实验验证。发现该{ \it弹性毛细管长度}取决于作为$h^{3/2}$的厚度,这是一种有利于小型化的缩放,这表明了一种大规模生产3D微米或纳米级物体的新方法。
2006-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
In-silico modeling of the micromechanics of fibrous scaffolds and stiffness sensing by cells
本研究通过离散网络与有限元模型,从宏观单轴拉伸和微观细胞力加载两种条件探究纤维支架力学特性,发现宏观与细胞感知的力学性能存在差距,为组织工程支架设计提供参考。
2021-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Coupling of elasticity to capillarity in soft aerated materials
研究了含气泡软固体的弹性性质。与标准多孔材料相反,基质的柔软性允许基质弹性与由气泡带来的表面张力力耦合。由于适当的实验模型系统,我们展示了如何弹性响应的分散体是由两个无量纲参数:气体体积分数和毛细管数比较的弹性矩阵的刚度的气泡。我们还表明,我们的实验结果与计算的剪切模量通过微观力学方法是一致的。
2013-12-16 cond-mat.soft
The isotropic-nematic interface in suspensions of hard rods: Mean-field properties and capillary waves
本文研究了硬球柱系统中各向同性-非均匀界面。首先,我们比较了蒙特卡罗模拟和Onsager密度泛函理论的取向序参量和密度的界面配置文件的结果。那些不受毛细波影响的界面性质是在良好的协议,尽管事实上,Onsager理论高估了共存密度。然后,我们显示的界面的毛细波的Monte Carlo研究的结果。与最近的理论研究(Eur.Phys.J. E { \bf 18} 407(2005))一致,我们发现了强各向异性的毛细管波谱。对于在我们的模拟中访问的波数,频谱是二次的,即弹性不起作用。我们推测,这种效应是由于强烈的弯曲刚性的指向矢场悬浮球柱。
2006-05-02 cond-mat.soft
Elasticity of Interfacial Rafts of Hard Particles with Soft Shells
研究了液体界面上蛋白质单分子膜或颗粒筏的弹性模型。基于硬核软壳颗粒的微观观点,建立了一个珠-弹簧模型,并根据连续介质弹性理论进行了分析。该理论可以应用于,例如,疏水蛋白涂层的空气-水界面,或更一般地,涂有相互作用的硬核颗粒的吸附单层的液体界面。我们推导出这种颗粒筏的本构关系,并描述压缩平面液体界面的屈曲以及它们的表观泊松比。我们还使用本构关系获得形状方程的悬垂或浮力胶囊连接到毛细管,并计算这种胶囊的放气形状。与遵循通常的胡克弹性(没有硬核)的胶囊的比较揭示了硬核触发胶囊的卷曲。此外,它示出,与硬核/软壳弹性的放气胶囊的形状分析给出了表观弹性模量,可以远远高于原始值,如果假设胡克弹性。
2015-05-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.BM
Capillary nanowaves on surfactant-laden liquid films with surface viscosity and elasticity
本研究通过分子动力学模拟和理论分析,发现表面活性剂通过降低表面张力和引入弹性能影响液膜纳米波,并利用Boussinesq-Scriven模型解释了表面粘度导致的波衰减减慢现象。
2023-06-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Elasticity-mediated Morphogenesis in Interfacial Colloidal Assemblies
Raman Research Institute(拉曼研究所)
研究揭示了颗粒弹性在界面胶体非平衡结构组织中的关键作用,通过自组装过程展示弹性介导的形态发生机制。
2026-03-07 cond-mat.soft physics.app-ph
Direct Measurement of the Surface Tension of a Soft Elastic Hydrogel: Exploration of Elasto-Capillary Instability in Adhesion
限制在两个刚性平坦基底之间的软水凝胶的受应力的薄膜自动粗糙化,其主波长表现出对膜厚度(H)的显著依赖性。线性稳定性分析证实,这种长波长的不稳定性(~ 7 H)是由于弹性毛细管效应,其实施需要直接测量凝胶的表面张力和弹性。凝胶的表面张力由外部噪声激发的凝胶半球帽的基本球谐函数估计。凝胶的剪切模量由其在受限几何形状中的共振剪切模式确定。在该研究过程中,发现高密度钢球通过平衡其多余重量与累积的应变诱导的弹性力而将其自身浸没在凝胶内,所述累积的应变诱导的弹性力允许对其弹性模量的另一估计。表面张力与其弹性的大比率(1.8 mm)证实了弹性毛细作用在用这种凝胶形成粘附诱导的斑图形成中的作用。实验结果符合线性稳定性分析,预测重新缩放的波长与H是线性的,这修改了传统的应力,以通过乘法因子从非常软的膜中拉出刚性平坦物体。该分析还提出了一些新的结果有关的作用的有限膨胀的材料在界面斑图形成,可能有非平凡的后果,在粘合剂分层的非常薄的和/或软的弹性膜通过自生裂纹。
2014-01-28 cond-mat.soft
Dynamics of Meniscus-Bound Particle Clusters in Extensional Flow
该研究利用Stokes trap结合解析模型,考察平面拉伸流中弯液面束缚双颗粒簇的重排、变形、破裂与松弛,并确定临界毛细管数。
2023-12-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Capillary lubrication of a spherical particle near a fluid interface
本研究通过润滑理论与毛细顺应性微扰分析,表征了球体在流体界面附近平移时因界面长程变形而产生的力与力矩变化,揭示了弹性边界对润滑运动的影响。
2025-10-03 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
Elasto-capillarity at the nanoscale: on the coupling between elasticity and surface energy in soft solids
利用分子动力学模拟直接测量了液滴和气泡对软固体的毛细作用力。接触线附近的液体作用在固体上的力并不像通常假设的那样沿着液-汽界面取向,也不垂直于固体表面,而是指向液体。它表明,由这个力引起的弹性形变只能解释,如果相反的不可压缩的液体,表面应力是不同的表面能。利用热力学变分方法,我们证明了通过测量细长体在液体中的变形,可以精确地确定表面应力和表面能。从分子动力学获得的结果完全证实了最近通过实验获得的结果[Marchand等人,Phys. Rev. Lett. 108,094301(2012)]。
2013-05-30 cond-mat.soft
Elastic Properties of Liquid Surfaces Coated with Colloidal Particles
提出了胶体粒子包覆液体表面弹性的物理机制。研究表明,颗粒之间的毛细作用可以忽略不计。当胶体层垂直于其表面变形时,该情况被处理。弹性作为界面效应而产生。表面的有效杨氏模量取决于界面张力、平衡接触角、胶体颗粒的半径及其表面密度。对于纳米尺度的颗粒,线张力变得至关重要,并对有效杨氏模量产生影响。
2015-03-10 cond-mat.soft
Surface elasticity effect on Plateau-Rayleigh instability in soft solids
Harbin Institute of Technology, Shenzhen(哈尔滨工业大学(深圳));Dongguan University of Technology(东莞理工学院)
本研究通过理论和数值方法探讨了表面弹性对软固体中Plateau-Rayleigh不稳定性的影响,揭示了表面弹性、压缩性、张力等因素的作用。
2025-11-20 cond-mat.soft
Yield stress and elasticity influence on surface tension measurements
我们对不同浓度和屈服应力的卡波姆凝胶进行了表面张力测量。我们的设置,基于由毛细管桥施加在两个平行板上的力,允许测量复杂流体的有效表面张力,并调查流动历史的影响。更准确地说,拉伸桥后测得的有效表面张力总是高于压缩桥后测得的有效表面张力,这两个值之间的差异是由于流体中存在屈服应力。用一个简单的弹塑性模型成功地再现了实验观测结果。连续拉伸-压缩循环的形状可以通过考虑凝胶的屈服应力和弹性来描述。我们表明,屈服应力流体的表面张力$γ_{LV}$是有效的表面张力值的平均值,只有当弹性模量是高的屈服应力相比。这项工作突出了物理量测量的挑战,流体的平衡态暗示的堵塞,即使在小尺度的桥梁的形状是由表面能驱动。因此,允许在相反方向上变形的设置与屈服应力流体的测量相关。
2015-06-04 cond-mat.soft
Elastocapillary driven assembly of particles at free-standing smectic-A films
复杂流体界面和膜内的胶体颗粒通过相互作用组装形成具有高度对称性的有序结构,所述相互作用包括毛细作用、弹性和其他场如静电荷。在这里,我们研究独立的近晶A膜内的微粒相互作用,其中所产生的弹性从导演场变形和毛细管相互作用所产生的界面变形竞争,直接组装的能动颗粒。新的胶体组装和图案,从一维链到二维聚集体,敏感的初始润湿条件的颗粒在近晶膜,报道。这项工作铺平了道路,利用液晶界面作为一种手段,直接自发形成的,可重构的,和光学活性材料。
2018-01-23 cond-mat.soft
Surface Folding Induced Attraction and Motion of Particles in a Soft Elastic Gel: Cooperative Effects of Surface Tension, Elasticity and Gravity
我们报告,第一次,一些实验观察到的一种新的类型的刚性粒子之间的长程相互作用,普遍存在时,他们被悬浮在一个软弹性凝胶。密度更大的颗粒会在凝胶内部浸入相当深的深度,并通过平衡其重量与周围介质施加的弹力而变得有浮力。由于大的弹性毛细管长度,凝胶的表面包裹颗粒并闭合以产生将颗粒连接到凝胶的自由表面的线奇点。因此,在平行于自由表面的凝胶网络中产生大量的拉伸应变,其渗透到凝胶内部的显著深度。这种拉伸应变的场是相当长的范围,由于一个大的相关长度和强大到足以拉动两个淹没的粒子接触。粒子以有效力朝向彼此移动,遵循线性距离反比定律。当更多的单体或二聚体的颗粒被释放到凝胶内部时,它们在胶囊内部自由取向,并相互吸引形成紧密堆积的簇。最终,这些星系团相互作用并合并。这是一种突现现象,其中重力、毛细作用和弹性协同工作以产生长距离相互作用。我们还提出了一个相关的实验结果,其中一个颗粒悬浮在一个厚度梯度凝胶移动伴随着连续折叠和松弛的凝胶表面。
2014-01-28 cond-mat.soft
Elastic Plateau-Rayleigh instability in soft cylinders: Surface elasticity and periodic beading
本研究基于表面弹性理论,将表面张力视为预拉伸弹性表面,揭示了软圆柱体在足够软或轴向拉伸时会发生具有有限临界波长的周期性串珠不稳定性,为软材料等领域提供了新见解。
2025-06-24 cond-mat.soft nlin.PS
Capillarity of soft amorphous solids: a microscopic model for surface stress
毛细力引起的软固体的弹性形变主要依赖于固液界面内的过量应力。虽然对于液-液界面,该“表面应力”与“表面自由能”严格相同,但热力学Shuttleworth方程意味着当其中一个相是弹性的时不再是这种情况。在这里,我们开发了一个微观模型,结合了磁相互作用和熵弹性,在此基础上,我们明确地计算表面应力和表面自由能。结果表明,界面区域的可压缩性通过界面附近的泊松比决定了表面应力和表面能之间的差异。我们强调这一发现的后果,通过与最近的实验和模拟部分润湿的软基板。
2013-10-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn