Self-sorting of Bi-dispersed Colloidal Particles near Contact Line of an Evaporating Sessile Droplet
我们调查沉积模式和相关的形态蒸发后形成的水液滴含有单分散和双分散的胶体颗粒。特别是，基板加热和颗粒直径的综合效果进行了研究。我们采用高速可视化，光学显微镜和扫描电子显微镜来表征蒸发液滴，颗粒运动，和沉积物的形态，分别。在单分散胶体颗粒的情况下，较小和较大的颗粒分别在非加热表面上形成内部沉积物和典型的环。在较大的衬底温度下，形成具有内部沉积物的薄环，这可以通过接触线的自钉扎和颗粒从接触线到液滴中心的平流来解释。在双分散的胶体颗粒的情况下，环内的胶体颗粒的自分选在较大的基板温度下发生。与较大直径的颗粒相比，较小的颗粒沉积在最外边缘处，并且在接触线附近的停滞区域中的这种优先沉积是由于基板上方的液体-气体界面的空间变化的高度。分选发生在较小和较大颗粒的直径的较小比率下。在较大的衬底温度和较大的比率下，颗粒不会被分选并且彼此混合。我们的测量结果表明，存在一个临界衬底温度以及直径比，以实现分选。我们提出了制度地图基板温度颗粒直径和基板温度直径比平面单分散和双分散的解决方案，分别。
2018-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Light-switchable deposits from evaporating drops containing motile microalgae
来自蒸发液滴的沉积物已经显示出具有多种形状，这取决于溶质和溶剂的物理化学性质。典型地，胶体悬浮液滴的蒸发导致所谓的咖啡环效应，由径向向外的流动引起。在这里，我们调查存款蒸发滴含有活的能动微藻（衣藻reinhardtii），这是能够抵抗这些流量。我们表明，利用它们的光敏感性可以控制最终的图案：调整光源的波长和入射角可以强制形成，完全抑制甚至引导藻类咖啡环的空间结构。
2021-05-01 cond-mat.soft
Luminescent nanoparticles in a shrinking spherical cavity -- probing the evaporating microdroplets of colloidal suspension -- optical lattices and structural transitions
我们研究了使用带电发光纳米粒子作为纳米探针的可能性，用于研究缓慢蒸发的自由（光吸收）悬浮液微滴的表面和内部结构的演变方案。使用三种浓度（1、10和50 mg/ml）的发光纳米颗粒。将单个微滴保持在线性电动四极阱中，并用CW IR激光以~50 W/mm 2的辐照度激发发光。由于微滴充当光学球形谐振腔，纳米颗粒与光的相互作用既反射又改变了内部光场模式结构。取决于所使用的纳米颗粒浓度，其尤其导致在发光和散射中观察到的调制深度的非常显著的增加和球形腔共振最大值（形态依赖性共振-MDR）的变窄、发光和散射之间的比率的突然变化以及发光信号的双稳定性。所观察到的现象可以归因于光学MDR与纳米颗粒晶格壳的相互作用，形成并改变其在微滴表面的结构。通过这种方式，可以检测到这种晶格的形成和坍塌。
2022-11-28 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.optics
Analysis of Profile and Morphology of Colloidal Deposits obtained from Evaporating Sessile Droplets
我们的实验研究的轮廓和形态的环状沉积物蒸发后得到的固着水滴含有聚苯乙烯胶体颗粒的亲水性玻璃基板上。特别是，颗粒尺寸和浓度的耦合效应进行了研究。在光学显微镜下定性观察沉积物，并通过光学轮廓仪测量环的轮廓。环的轮廓类似于部分环面形状的所有情况下的颗粒尺寸和浓度。发现环表面的裂纹仅在较小的颗粒尺寸和较大的浓度下发生。我们绘制了一个区域图来分类三种沉积类型-不连续单层环，连续单层环和多层环-颗粒浓度-颗粒尺寸平面。我们的数据表明，对于给定的颗粒尺寸（浓度），单层环形成的临界浓度（颗粒尺寸）的可能存在。对于较大的颗粒尺寸，颗粒之间的浸没毛细力占主导地位，有助于形成颗粒的单层环。在单层环的情况下，聚集在环中的颗粒的相对质量较小。我们测量的宽度和高度的环，并表明，它们的规模与颗粒浓度的幂律的多层环。这种缩放证实了现有的基于连续介质的理论模型。我们简要地讨论了沉积物的生长与收缩的自由表面的相互作用对环的尺寸和轮廓的影响。本研究结果有助于理解环的形成过程，并将有助于指导设计的自组装胶体颗粒形成的蒸发液滴。
2019-03-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamic Control of Particle Deposition in Evaporating Droplets by an External Point Source of Vapor
通过蒸发固着液滴将颗粒沉积在表面上对于诸如印刷、薄膜沉积和自组装等多种现象都是重要的。最终沉积物的形状取决于蒸发过程中液滴内的流动。这些流量通常在过程开始时由液滴及其环境的固有物理、化学和几何性质确定。在这里，我们证明了确定性的出现和实时控制的Marangoni流动的蒸发液滴内的外部点源的蒸汽。通过改变源位置，我们可以在空间和时间上调节这些流动，以可控的方式在表面上形成胶体。
2018-01-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Particle monolayer assembly in evaporating salty colloidal droplets
在液滴蒸发到衬底上之后，经常可以发现环形沉积物。如果液滴中的流体是纯液体，并且其接触线在该过程中保持固定，则这种环形沉积背后的机制是众所周知的咖啡污渍效应。然而，向这样的液滴中添加少量的盐可以显著改变内部流动，从而改变沉积机制。由于接触线区域中的表面张力的增加，产生从液滴的顶点朝向接触线引导的马兰戈尼流。结果，颗粒到达液滴的液-气界面之后的接触线。有趣的是，沉积物也是环形的，就像经典的咖啡污渍效应一样，但具有完全不同的形态：颗粒沿着液滴的液体-空气界面形成单层，而不是紧凑的三维沉积物。使用共聚焦显微镜，我们研究了粒子每粒子的组装过程中发生的胶体单层的液滴蒸发不同的初始浓度的氯化钠和初始颗粒稀释。我们的研究结果与经典的扩散限制沉积模型进行了比较，并开辟了一个有趣的场景，通过界面颗粒组装，它可以很容易地产生均匀的沉积物通过操纵液滴中的初始盐和颗粒浓度的存款。
2020-04-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rescaling the dynamics of evaporating drops
为了提供与理论分析相关的趋势，在更大范围的液滴尺寸下对湿润液滴的蒸发动力学进行了实验研究。提出了一个模型，概括坦纳定律，使我们能够平滑的奇点都在移动接触线的耗散和蒸发通量。一个定性的协议，这是一个非常古老的，复杂的问题的解决方案的第一步。
2005-05-26 cond-mat.soft
Contact Angle of an Evaporating Droplet of Binary Solution on a Super Wetting Surface
研究了二元溶液液滴在超润湿表面上蒸发时的接触角动力学。最近的实验表明，虽然这种液滴的平衡接触角为零，但在达到平衡值之前，接触角可以显示复杂的时间依赖性。我们分析这样的现象，通过扩展我们以前的理论的动力学的蒸发单组分液滴双组分液滴。我们表明，接触角的时间依赖性可以是相当复杂的。通常情况下，它首先略有下降，然后增加，最后再次下降。在一定条件下，我们发现在蒸发过程中，接触角在一定时间内保持恒定。我们研究了平台或峰值接触角如何取决于初始组成和湿度。该理论解释了先前报道的实验结果。
2021-07-24 cond-mat.soft
Colloidal Deposit of an Evaporating Sessile Droplet on a Non-uniformly Heated Substrate
实验研究了含有聚苯乙烯颗粒的固着水滴在非均匀加热的玻璃上蒸发后形成的干胶态沉积物的图案和轮廓。特别是，整个衬底和颗粒尺寸的温度梯度的影响进行了研究。温度梯度施加使用帕尔贴冷却器，和侧面可视化，红外热成像，光学显微镜，光学轮廓术收集数据。在均匀加热的衬底上，得到了具有内部沉积物的环，这归因于轴对称Marangoni再循环，与以前的报道一致。然而，在非均匀加热的衬底上形成的环的尺寸在衬底的热侧和冷侧上显著不同，并且被发现是温度梯度和颗粒尺寸的函数。在较小的颗粒尺寸的情况下，热侧上的接触线脱钉并且与双不对称马兰戈尼再循环一起，其导致与热侧相比冷侧上的更大的环宽度。相比之下，在较大颗粒的情况下，接触线保持固定，并且双不对称马兰戈尼再循环在热侧平流输送更多颗粒，从而在热侧产生较大的环宽度。一个机械模型来解释为什么脱钉是依赖于颗粒尺寸。较大的温度梯度显著增加或减少环的宽度取决于颗粒的大小，由于更强的强度再循环。提出了一种在温度梯度-粒度平面上对矿床模式进行分类的制度图。
2019-09-22 cond-mat.soft
Periodic Pattern Formation in Evaporating Drops
固定接触线的蒸发液滴的溶质沉积物通常集中在接触线附近。留在基材上的污渍或图案则由单个环组成，通常称为咖啡环。在这里，我们报告这种现象的变化时，出现周期性的模式。我们把这些归因于某些溶质随着溶质浓度的增加而发生的相变。实例可包括盐中的溶解到结晶转变或液晶中的有序-无序转变。活化性质的相变，以及新强加的相之间的边界，然后可以反转溶质密度分布，并导致定期存款。据此，我们开发了一个通用的理论模型和报告的实验观察盐在水中。
2006-12-21 cond-mat.soft
A double rigidity transition rules the fate of drying colloidal drops
本文通过宏观成像与微观动力学测量研究干燥胶体液滴，发现超过蒸发速率阈值后液滴先后经历可逆玻璃化转变和永久颗粒聚集两种刚性转变，并据此提出统一状态图。
2023-08-30 cond-mat.soft
Recent Developments on Colloidal Deposits Obtained by Evaporation of Sessile Droplets on a Solid Surface
了解载有胶体颗粒的液滴蒸发过程中的流动模式和耦合传输现象对于设计技术应用（如在固体表面上组织蛋白质/DNA）至关重要。我们回顾了最近的报告，蒸发固着液滴的胶体悬浮液在固体表面。本文从环状沉积物形成的经典机理出发，讨论了几个参数的影响。值得注意的是，已经发现热或溶质Marangoni效应、颗粒尺寸、颗粒浓度、颗粒形状、基底润湿性、悬浮液的pH等在控制沉积图案中是重要的。沉积图案的复杂性和形状已被归因于蒸发过程中的耦合传输现象。我们讨论了重要的制度地图报告不同类型的存款，这使我们能够分类的存款和耦合物理。我们还提出了研究，已经证明了在蒸发的固体表面上的双分散胶体悬浮液中的颗粒分选。最后，对该领域未来的研究机会提出了一些意见。
2019-03-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Analytical prediction of the temperature and the lifetime of an evaporating spherical droplet
本文提出一种解析预测蒸发球形液滴温度的方法，通过文献数据回顾温度对相关物理参数的影响并推导隐式方程，结合二次近似获得温度显式预测，进而提出包含冷却效应的液滴寿命解析预测。
2023-06-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Disorder-to-order transition of long fibers contained in evaporating sessile drops
研究蒸发座滴中长纤维的形态演变，发现蒸发过程驱动纤维从无序向有序转变，最终沉积为圆形、椭圆或8字形结构，并基于纤维长度与弹性毛细长度构建形态相图，为表面纤维结构沉积提供可控新途径。
2024-03-06 cond-mat.soft
Bubble-Driven Flow Transitions in Evaporating Active Droplets on Structured Surfaces
Raman Research Institute（拉曼研究所）
本研究探讨了在结构化表面上蒸发活性液滴时，气泡驱动流与基底地形对粒子沉积模式的影响。
2025-11-27 cond-mat.soft
Viral air load due to sedimenting and evaporating droplets produced by speaking
蒸发对液滴沉降时间的影响对于估计含病毒的空气飞沫的感染风险至关重要。对于100 nm < R < 60 μm范围内的液滴半径，蒸发可以用滞流近似描述，并且是扩散限制的。分析方程的液滴蒸发速率，随时间变化的液滴尺寸和沉降时间，包括蒸发冷却的显着效果。蒸发使大液滴沉淀的时间更长，从而显着增加了病毒的空气载量。根据最近对痰液中SARS-CoV-2浓度和说话时飞沫产生率的估计，一个感染者在不戴口罩的情况下不断说话，产生的总空气负荷超过10^4个病毒粒子。在一个中等大小的封闭房间里，这导致病毒吸入频率至少为每分钟2.5次。低相对湿度，如冬季在建筑物内和飞机上遇到的，会加速蒸发，从而使最初较大的水滴悬浮在空气中。
2020-05-25 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Deposit of Red Blood Cells at low concentrations in evaporating droplets: central edge growth and potential applications
本研究发现红细胞体积分数低于1%的蒸发液滴以中心沉积为主，其生长过程符合存在淬火无序时的Kardar-Parisi-Zhang过程，该沉积尺寸对纤维蛋白原浓度和红细胞形状敏感，有望成为炎症和红细胞变形的新型低成本临床标志物。
2024-06-28 cond-mat.soft
Joint effect of advection, diffusion, and capillary attraction on the spatial structure of particle depositions from evaporating droplets
一个简化的模型，这使我们能够进行计算机模拟的颗粒在蒸发液滴的接触线钉到亲水性基板的传输。该模型考虑了液滴中的平流、扩散和毛细力对颗粒的吸引。在模拟的基础上，我们分析了环形沉积物内部单个颗粒链形成的物理机制。选择的参数对应于Park和Moon的实验[Langmuir 22，3506（2006）]，其中已经确定了胶体颗粒的环形沉积和蛇形链。环形沉积物是由平流和扩散输运作用形成的。我们发现，紧密包装的颗粒在沉积物中是可能的，如果蒸发时间超过基于扩散的有序的特征时间。我们表明，链形成的蒸发过程结束时，由于毛细吸引力的颗粒在由固定半径，其中的局部液滴的高度是可比的颗粒尺寸的区域内。在蒸发开始时，环形沉积被示出为比固定半径移动更快地扩展。然而，在该过程结束时，固定半径迅速超出环的膨胀的内前部。当固定半径向对称轴移动时，蛇形链就在这个最后阶段形成了。
2019-09-13 cond-mat.soft
On the role of water activity on the formation of a protein-rich coffee ring in an evaporating multicomponent drop
Carlos III University of Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Centro Nacional de Biotecnología, Consejo Superior de Investigaciones Científicas CSIC（西班牙国家生物技术中心，西班牙高等科学研究理事会）
研究揭示了水活性对蒸发过程中蛋白质环形成的影响，通过建立理论模型解释了局部溶质浓度与蒸发速率的反馈机制，为呼吸道滴液中病毒稳定性提供物理依据。
2026-03-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-Assembly of Nanoparticles from Evaporating Sessile Droplets: Fresh Look into the Role of Particle/Substrate Interaction
我们研究了通过自由干燥的固着液滴的颗粒浓度和Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）颗粒/基板相互作用的固体沉积物的形状的依赖性。与以前的贡献使用pH值作为相互作用的控制参数相比，我们研究了前所未有的宽范围的浓度和颗粒/基板DLVO力，通过修改基板和颗粒的性质以及它们的大小和表面化学，而长距离的排斥颗粒之间的相互作用保持了大部分的干燥时间。我们的主要结果是，通过修改颗粒浓度获得的不同形状的沉积物是相同的，在不同的制度的浓度，无论颗粒/基板的相互作用在研究范围内的DLVO力和颗粒浓度。第二个结果是，与预期相反，在低颗粒浓度下的干图案的主导形态总是显示出所有研究系统的点状图案。
2020-11-24 cond-mat.soft
Simple Model of Shape Evolution of Desiccated Colloidal Sessile Drop
我们提出了一个简单的胶体固着液滴干燥模型。该模型正确地描述了溶胶和凝胶之间的相边界在这样的下降和干燥膜（沉积）的最终形状的演变。该模型基于质量守恒和自然假设，即沉积物（凝胶相）阻止流动和蒸发。
2011-08-20 cond-mat.soft
The buckling and invagination process during consolidation of colloidal droplets
干燥胶态分散体的液滴可导致复杂的斑图形成，这是由于液滴表面处的表皮的发展和变形。本研究的重点是在一个有限的几何形状，允许直接观察皮肤厚度的胶体分散液滴的干燥过程。在干燥过程中，屈曲过程之后是液滴内部的单个凹陷生长。液滴的变形被认为是通用的，并研究了各种胶体分散体。最后的形状可以部分地解释了简单的能量分析的基础上的弯曲和拉伸变形之间的竞争。特别是，最终的形状使我们能够精确地确定临界厚度的壳屈曲。这项研究使我们能够验证2D液滴的理论，并将其应用到3D液滴的情况下，其中的厚度是无法直接观察。
2012-11-07 cond-mat.soft
Insights into bubble droplet interactions in evaporating polymeric droplets
本文利用声悬浮和激光辐照研究高黏弹模量聚合物液滴蒸发，揭示气泡在稀溶液区成核、遵循 Plesset-Zwick 标度生长，并导致皮层胀缩及不同沉淀物形成。
2023-09-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Vapor-Induced Motion of Liquid Droplets on an Inert Substrate
已知蒸发液滴显示出复杂的运动，这通常由马兰戈尼效应（由表面张力的梯度引起的流动）来解释。在这里，我们表明，液滴运动可以诱导，即使在没有马兰戈尼效应由于蒸发速率的梯度。我们推导出一个方程的液滴的速度受到非均匀的蒸发速率和非均匀的表面张力放置在惰性基板上的润湿性是均匀的，不变的。该方程解释了先前观察到的蒸发液滴的吸引-排斥-追逐行为。
2017-06-30 cond-mat.soft
Spacial and temporal dynamics of the volume fraction of the colloidal particles inside a drying sessile drop
应用润滑理论，研究了固体基底上固着胶体液滴的干燥过程。提出了一个简单的模型来描述时间动态的形状的下降和下降内的胶体颗粒的体积分数。考虑了粘度的浓度依赖性。结果表明，液滴的最终形状取决于胶体颗粒的初始体积分数和毛细管数。我们的模拟结果是在一个合理的协议与公布的实验数据。本文给出了人血清白蛋白（HSA）水溶液液滴的计算方法。
2010-08-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Vortex in liquid films from concentrated surfactant solutions containing micelles and colloidal particles
假设：在从双峰粒径分布的胶体溶液中蒸发自由液膜的过程中，可以观察到新的动力学现象。这样的分布是以自然的方式形成的混合溶液（轻微浑浊）的阳离子和阴离子表面活性剂，其中纳米级胶束与微米级沉淀颗粒共存。实验：在不蒸发水的情况下，薄膜变薄至厚度< 100 nm。当水从膜蒸发时，观察到自发的膜增厚（高于300 nm）和在中心具有较薄膜的斑点的动态涡旋的出现。涡旋壁具有阶梯状轮廓，阶梯高度等于有效胶束直径（约100 μ m）。8 nm）和多达20-30个分层步骤。结果：对于大于100 nm的厚度，从胶束溶液中的泡沫膜分层从未观察到。这证明在蒸发膜中形成了厚的胶束胶体晶体。较大的微米级颗粒的作用是在高原边界形成滤饼，其支撑厚膜。定量力学模型表明，阶梯状涡廓线是由流体动力学和表面张力力的平衡所稳定的。涡旋不仅在阴阳离子表面活性剂溶液的膜中观察到，而且在二氧化硅和胶乳颗粒悬浮液的膜中也观察到，其中含有较小的表面活性剂胶束。
2020-05-14 cond-mat.soft
The model of drying sessile drop of colloidal solution
本文提出并研究了一个胶体悬浮液滴在水平衬底上的干燥模型，在该模型中发生溶胶-凝胶相变。通过数值模拟得到了溶质体积分数随时间的变化规律和凝胶相动力学。我们的模型考虑了一些物理量依赖于胶体颗粒的体积分数的事实。
2010-08-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic-colloidal interactions of an oil droplet and a membrane surface
了解液滴和膜之间的流体动力学应力和胶体相互作用的影响将为更好地设计膜表面和工艺条件提供信息。使用长波流体动力学描述，结合润湿性和静电排斥，我们数值研究液滴形状和膜特性对膜表面的整体排斥吸引力的影响。一个稳定的相图分类稳定-不稳定的液滴形状和调查是否有可逆的沉积液滴到膜上。
2020-03-23 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Monte Carlo computer simulations and electron microscopy of colloidal cluster formation via emulsion droplet evaporation
我们考虑一个理论模型的胶体颗粒和球形乳液液滴的二元混合物。硬球胶体通过额外的短程吸引和长程排斥相互作用。液滴与胶体的相互作用是液滴表面的吸引势阱，从而引起Pickering效应。液滴-液滴相互作用是一种核心相互作用。液滴随时间收缩，这模拟了分散（油）相的蒸发，我们使用蒙特卡罗模拟进行动力学模拟。在实验中，聚苯乙烯颗粒组装使用甲苯液滴作为模板。用低温场发射扫描电子显微镜分析了液滴表面颗粒的排列。在油蒸发之前，在实验中发现液滴表面上的颗粒分布是无序的，并且模拟再现了这种效果。在完全蒸发后，形成有序的胶体簇，其对热波动稳定。无论是在模拟和场发射扫描电子显微镜，我们发现稳定的包装，从双峰，三重态，四面体到复杂的多面体的胶体。模拟的团簇结构和尺寸分布与实验结果吻合较好。我们还模拟了四面体簇和液滴的混合物中的层次组装，并发现超簇结构的形态比单粒子簇的形态更复杂。
2011-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical Self-assembly during Colloidal Droplet Evaporation Studied by in situ Small Angle X-ray Scattering
利用原位时间分辨小角X射线散射技术研究了纳米胶体液滴蒸发过程中高度有序超晶格的成核和生长动力学。我们首次证明了蒸发动力学可以影响超晶格的维度。在液滴的液-气界面处的二维超晶格的形成具有指数增长动力学，其起源于界面“破碎”。
2004-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Evaporation-driven ring and film deposition from colloidal droplets
胶体颗粒的蒸发悬浮液导致各种图案的形成，从干咖啡滴的残留环到湿油漆后均匀分布的固体颜料。为了表征单环，多个同心环，宽带和均匀的存款之间的过渡，我们通过一个多相模型的胶体颗粒在溶剂中的干燥液滴的动力学研究。我们的理论耦合的不均匀蒸发在不断发展的液滴界面的动态内的下降，即液体流动，局部变化的颗粒浓度，和传播的沉积前沿的溶质形成一个不可压缩的多孔介质在高浓度。结合毛细管数和液滴纵横比的无量纲参数捕获不同图案类型的形成条件。
2014-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Monte Carlo simulation of colloidal particles dynamics in a drying drop
研究了在固定三相边界条件下，胶体液滴在衬底上干燥时的粒子动力学。实验观察[Deegan R. D. et.例如，2000]显示了完全液滴干燥后固体基底上的环沉积。这种宏观上的现象被称为咖啡环效应。还有其他一些实验显示了微观层面的共同效应。我们正在谈论的是在环的外部形成准晶结构，并出现环的非晶内部区域[Mar\'ın]。G. et.例如，2011年]。这项工作的目标是检查其他作者的假设，这种现象是由颗粒的扩散位移和它们的转移的补偿流[Mar\'ın之间的特征时间的竞争来解释。G. et.例如，2011年]。使用建立在这种假设和效应基础上的模型进行的数值计算没有显示出准晶结构的形成。在这样一个系统中可能需要考虑附加效应，例如表面张力。
2018-10-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly of Colloidal Superballs Under Spherical Confinement of a Drying Droplet
了解胶体积木形状和自组装材料结构之间的关系对于通过自组装开发新材料具有重要意义。在这方面，胶体超级球是独特的积木，因为它们的形状可以在球形和立方体之间平滑过渡。胶体超球在球形约束下的组装形成了具有有序内部结构的宏观团簇。利用小角X射线散射（SAXS），我们探测胶体超级球分散液滴在约束过程中的内部结构。我们观察并确定四个不同的干燥制度，通过蒸发液滴压缩过程中出现的，我们跟踪组装的宏观结构的发展。随着超级球的组装，我们发现它们排列成预测的准晶体，菱形C1晶格，该晶格因组成超级球的形状而异。这提供了对约束和颗粒形状之间的行为的见解，可以应用于新功能材料的开发。
2021-12-14 cond-mat.soft physics.app-ph
Evaporation-triggered Wetting Transition for Water Droplets upon Hydrophobic Microstructures
当放置在粗糙的疏水表面上时，直径大于几毫米的水滴可以很容易地形成珍珠，因为它们处于Cassie-Baxter状态，其中气穴被困在水滴下面。有趣的是，自然蒸发过程可以使这种Fakir液滴进入完全润湿（Wenzel）状态。我们的显微镜观察与透明的疏水微结构上的蒸发液滴的同时侧视图和仰视图阐明了水填充动力学和这种蒸发触发的过渡机制。对于本发明的材料，当水滴尺寸减小到半径为几百微米时发生润湿转变。我们提出了一个一般的全球能源参数，估计界面能取决于液滴的大小，并可以占过渡的临界半径。
2009-09-28 cond-mat.soft
Field-Induced Breakup of Emulsion Droplets Stabilized by Colloidal Particles
我们模拟了一个粒子稳定的乳液液滴在外力场，如重力，平等地作用在所有$N$粒子的响应。我们表明，破碎所需的场强（在固定的初始面积分数）显着降低液滴的大小，因为力的作用累积，而不是单独的，分离的界面颗粒。破碎模式涉及占据液滴下部的固化颗粒筏的集体失稳，导致每个颗粒的临界力近似为$N^{-1/2}$。
2012-03-02 cond-mat.soft
Effect of the polydispersity of a colloidal drop on the drying induced stress as measured by the buckling of a floating sheet
我们研究了二氧化硅纳米粒子的胶态液滴在干燥过程中产生的应力。特别地，我们使用薄浮片的摩擦不稳定性来测量由沉积物施加在衬底上的净应力，并且我们专注于颗粒多分散性的影响。在双分散悬浮液的情况下，我们表明，少量的大颗粒大大降低了预期的应力，我们解释为在多孔材料中形成较低的流体动力学阻力路径。由于胶体悬浮液通常是多分散的，我们表明，不同的平均粒径的应力是有效地占主导地位的分布，而不是由平均粒径较大的颗粒。
2016-05-19 cond-mat.soft
Ordered droplet structures at the liquid crystal surface and elastic-capillary colloidal interactions
我们展示了各种有序的图案，包括六方结构和链，形成的胶体颗粒（液滴）在自由表面的一个双液晶（LC）。与完全在LC块体中的颗粒相比，表面放置引入了新型的颗粒相互作用。也就是说，由颗粒引起的指向矢变形导致界面变形，从而导致毛细吸引。弹性-毛细管耦合足够强，即使在微米尺度下，当其浮力-毛细管对应物变得无关紧要时，也能保持相关性。
2004-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Drying dynamics of a charged colloidal dispersion in a confined drop
我们进行了彻底的调查，在一个封闭的几何形状的带电胶体分散液滴的干燥动力学。我们开发了一种基于拉曼显微光谱的原始方法来测量液滴干燥过程中的空间分辨胶体浓度分布。这些测量导致，第一次，估计的集体扩散系数的分散在很宽的范围内的浓度。集体扩散系数是一个数量级高于斯托克斯-爱因斯坦估计的浓度梯度的松弛的静电相互作用的重要性。与此同时，我们还进行了荧光成像的示踪剂嵌入分散液中的干燥过程中的下降，这揭示了两个不同的制度。在早期阶段，沿液滴的浓度梯度导致浮力诱导的流动。引人注目的是，这些流动并不影响产生它们的胶体浓度梯度，因为质量传递仍然由扩散主导。在较长的时间尺度上，示踪剂的轨迹揭示了准均匀干燥的凝胶的形成。对于这样的凝胶，我们表明使用线性孔隙弹性模型，干燥动力学仍然是由相同的传输方程描述的液体分散体。然而，集体扩散系数遵循修改的广义斯托克斯-爱因斯坦关系，如Style等人在单向固结的上下文中所证明的那样[Crust formation in drying colloidal suspension，Style等人，程序R. A 467，174（2011）]。
2016-11-22 cond-mat.soft
Shear induced breakup of droplets in a colloidal dispersion
我们提出的数值结果破碎的一对胶体颗粒包围液滴下剪切流。平滑剖面法用于精确地解释由于宿主流体引起的颗粒之间的流体动力学相互作用。我们观察到，临界毛细管数，$Ca_{\rm B}$，在该液滴破碎取决于速度比，$E$，定义为比的边界移动速度（恢复液滴形状的球体）的扩散通量速度的颗粒半径$a$的单位。对于$E < 10$，$Ca_{B}$与$E$无关，这与Taylor研究的机制一致。当$E > 10$时，$Ca_{B}$表现为$Ca_{\rm B} = 2E^{-1}$，这证实了Karam和Bellinger的假设。因此，当液滴变形的时间尺度$\dotγ^{-1}$小于以$a$为单位的扩散时间尺度$t_{D} \equiv a^{2}/Lτ$时，将发生液滴破裂，其中$L$是扩散常数，$τ$是二元混合物的Ginzburg-Landau型自由能的二阶系数。我们强调，液滴分散颗粒的破碎不仅是由力的平衡。我们发现，速度竞争是一个重要的影响因素。
2012-11-07 cond-mat.soft
Coexistence of solid and liquid phases in shear jammed colloidal drops
复杂流体在高应力下表现出多种奇异的流动行为，如剪切增稠和剪切堵塞。流变学是一种强有力的工具，可以用来描述大部分流体的这些流动行为。然而，这种技术在以空间分辨的方式探测流体行为的能力方面是有限的。在这里，我们利用高速成像和自由表面的几何形状下降的影响，研究胶体悬浮液的流动。我们报告，第一次，观察到共存的固体和液体相由于剪切干扰所造成的影响。除了观察牛顿式的传播和大规模剪切干扰，我们观察到这些制度之间的过渡，在扩展下降的堵塞悬浮液的局部补丁的形式。我们捕捉剪切堵塞，因为它发生通过从影响点的固化前旅行，并表明，这方面的速度是由多远的影响条件是超出剪切增稠过渡。
2022-06-07 cond-mat.soft
Collective diffusion coefficient of a charged colloidal dispersion: interferometric measurements in a drying drop
在目前的工作中，我们使用马赫-曾德尔干涉彻底调查的带电胶体分散体的二维受限液滴的干燥动力学。该技术使得可以在液滴干燥期间以高精度（约0.5%）和高时间和空间分辨率（约1帧/秒和5 $μ$ m/像素）测量胶体浓度场。这些功能使我们能够探测质量运输的带电分散体在这种不平衡的情况。特别是，我们的实验提供的证据表明，液滴内的质量传输可以描述为一个纯粹的扩散过程的一些参数范围内的浮力驱动的对流是可以忽略不计的。然后，我们能够从这些实验中高精度地提取分散体$D(φ)$在宽浓度范围$φ=0.24$ - $0.5$（即从液体分散状态到固体玻璃状态）上的集体扩散系数。$D(φ)\simeq 5$ - $12 D_0$的测量值明显大于由Stokes-Einstein关系给出的简单估计值$D_0$，从而突出了胶体相互作用在这种分散体中所起的重要作用。
2020-08-12 cond-mat.soft
Mass transfer during drying of colloidal film beneath a patterned mask that contains a hexagonal array of holes
我们模拟了一个实验，其中当刚好在液滴上方的掩模主要允许从掩模中的孔正下方的液滴自由表面蒸发时，允许薄的胶态固着液滴在水平亲水表面上变干[Harris D J，Hu H，Conrad JC和Lewis JA 2007 \textit{Phys. Rev. Lett.} \textbf{98} 148301]。我们考虑了一种特殊的情况下，当中心到中心的间距孔是远远小于滴直径。在我们的模型中，平流，扩散和沉降被考虑在内。采用FlexPDE对对流扩散方程进行有限元求解。模拟表明，随着溶剂蒸发，胶体颗粒在孔下方积聚。扩散可以减少这种积累。
2015-09-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Stratification of mixtures in evaporating liquid films occurs only for a range of volume fractions of the smaller component
我模拟了含有大小胶体颗粒的液膜的干燥过程。Fortini et al. [A. Fortini等人，Phys.Rev.Lett. 116，118301（2016）]用计算机模拟和实验研究了这些膜。他们发现，在干燥结束时，混合物已经分层，在大颗粒的顶部有一层较小的颗粒。我为这个过程建立了一个简单的模型。该模型有两个组成部分：在高密度下阻止颗粒的扩散，以及由于小颗粒的浓度梯度导致的大颗粒的扩散电泳运动。该模型预测，分层只发生在一个范围内的初始浓度较小的胶体物种。在太低或太高的浓度下，由于干燥而产生的浓度梯度不足以将大颗粒推开，因此在顶部仅产生一层小颗粒。在与早期的工作，该模型还预测，大Peclet数干燥需要看到分层。
2018-03-19 cond-mat.soft
Active colloidal particles in emulsion droplets: A model system for the cytoplasm
在活细胞中，分子马达产生的活性增强了颗粒在整个细胞质中的扩散，而不仅仅是附着在马达上的颗粒。我们展示了创建模仿这种现象的人工细胞的初步步骤。我们的系统包括主动，Pt涂层Janus粒子和被动示踪剂局限于乳液液滴。我们在过氧化氢溶液中跟踪活性粒子和被动示踪剂的运动，过氧化氢溶液用作驱动运动的燃料。我们首先表明，修正批量平移和旋转运动的气泡形成引起的液滴是必要的，以准确地跟踪粒子。漂移校正后，我们发现，活性粒子在液滴内部的扩散增强，并没有被捕获的液滴界面。在我们使用的粒子和过氧化氢浓度下，我们观察到活性粒子和被动粒子之间几乎没有耦合。我们讨论了缺乏耦合的可能原因，并描述了改善系统以更有效地模拟细胞质活性的方法。
2018-06-14 cond-mat.soft
Crystallization and order-disorder transition of colloidal particles in a drying suspension: a phase field crystal approach
利用相场晶体模型，我们研究了一滴胶体悬浮液在溶剂蒸发过程中的结构和动力学。我们模拟一个实验系统，其中接触线钉扎的滴在基板上是不存在的。在这种精心控制的条件下，液滴的蒸发产生有序或无序排列的胶体残留物，这取决于溶质的初始平均密度和干燥速率。在密度-干燥速率平面上，我们得到了一个非平衡相界，显示了单组分和二元胶体颗粒混合物的非晶相和晶相。当单组分胶体在二维三角晶格中有序排列时，相互排斥颗粒的对称二元混合物在三个子晶格中有序排列，其中三角晶格的两个子晶格被两种颗粒占据，第三个子晶格空置。
2012-09-05 cond-mat.soft
Stokes flows in a sessile hemispherical drop due to evaporation and surface tension gradient
Shubnikov Institute of Crystallography, Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics of NRC‘Kurchatov Institute’（舒布尼科夫晶体学研究所，俄罗斯国家研究中心库尔恰托夫研究所晶体学与光子学库尔恰托夫综合体）
研究蒸发和表面张力梯度作用下 sessile 半球形滴中粘性流体的流动，揭示了无滑动条件与蒸发速率的刚性关系，提出临界 Marangoni 数的新的理解。
2026-02-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
From dot to ring: the role of friction on the deposition pattern of a drying colloidal suspension droplet
通过干燥胶体悬浮液滴在基底上沉积颗粒是从传统的纸上印刷到可印刷电子器件或光伏器件的应用的核心。粒子在接触线处的聚集引起的自钉扎在沉积层的形成中起着重要的作用。在本文中，我们调查的数值和理论，颗粒和衬底之间的摩擦的沉积图案的效果。在没有摩擦的情况下，接触线表现出粘滑行为，并且在液滴蒸发后留下点状沉积物。通过增加摩擦力，我们观察到从点状到环状沉积物的过渡。我们提出了一个理论模型来预测作为摩擦力的函数的颗粒沉积的有效半径。我们的理论模型预测了自钉扎发生时的临界摩擦力，并且沉积物的有效半径随着摩擦力的增加而增加，模拟结果证实了这一点。我们的研究结果可以找到发展主动控制策略的干燥液滴的沉积的影响。
2018-04-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Confined colloidal droplets dry to form circular mazes
本研究发现在狭缝中缓慢蒸发的颗粒液滴不形成咖啡环，而会形成复杂的圆形迷宫图案，并通过实验揭示了该图案形成的条件与影响因素。
2025-02-28 cond-mat.soft
Domain and droplet sizes in emulsions stabilized by colloidal particles
颗粒稳定的乳液通常用于各种工业应用中。这些乳液可以以不同的形式存在，例如皮克林乳液或比杰尔乳液，其可以通过其不同的拓扑结构和流变性来区分。我们数值研究了两种流体混合物中稳定球形颗粒的体积分数和均匀润湿性的影响。为此，我们使用完善的三维格子玻尔兹曼方法，扩展到允许添加具有非中性润湿性质的胶体颗粒。我们得到的数据上的域的大小在乳液中使用的结构函数和Hoshen-Kopelman（HK）算法，并证明这两种方法有自己的（缺点）的优点。我们确认颗粒的浓度和稳定液滴的平均半径之间的逆依赖关系。此外，我们展示了从界面上分离的颗粒对乳液性质和域尺寸测量的影响。
2014-09-13 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Effective interactions and equilibrium configurations of colloidal particles on a sessile droplet
我们研究了一对漂浮在固着液滴表面的亚微米球形粒子的自由能景观。颗粒受到径向外力，导致液滴形状相对于球冠的参考形状变形。这种变形导致颗粒上的切向力。对于小的变形和对于在基底处的接触角$θ_0$等于$π/2$，解析地求解相应的线性化Young-Laplace方程。该解决方案是通过采用从静电图像的方法，其中每个粒子的毛细管的作用和基板被替换为一个虚拟的液滴与图像电荷和施加固定液滴体积和消失的液滴上的总力的条件。基底边界条件决定了图像毛细电荷的符号，因此也决定了颗粒上切向力的强度。在任意接触角$θ_0$的情况下，这些力通过采用有限元方法来数值计算，以找到对于其中颗粒接近局部自由能最小值的那些配置的液滴的平衡形状。
2010-12-08 cond-mat.soft
Accessing the Free Expansion of a Crystalline Colloidal Drop by Optical Experiments
本研究通过光学实验探究高电荷胶体球多晶液滴的自由膨胀过程，观测到其先膨胀近四倍再收缩的行为及内部密度变化，结果与动力学密度泛函理论定性一致，为浑浊晶体密度测定提供新实验方法。
2024-08-16 cond-mat.soft
Active colloidal rafts perform swimming strokes that propel their host droplets
Université de Bordeaux（波尔多大学）；Collège de France（法兰西公学院）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Meiji University（明治大学）
本研究揭示活性胶体筏在液滴内沿偏心轨道运动，通过各向异性变形接触线产生非往复游泳划水，从而推动宿主液滴，展示了集体活动经软边界变形转化为运动的机制。
2026-09-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pattern formation in desiccated sessile colloidal droplets with salt admixture: Short review
这篇简短的评论致力于干燥由含有盐的复杂流体组成的多组分液滴的简单过程。这些过程提供了一个迷人的研究课题。对所形成的丰富多样的图案的解释不仅是一个学术挑战，而且是一个具有实际重要性的问题，因为在医疗诊断和涂层/印刷技术的改进中的应用正在增长。基本的科学问题是在开放系统中研究微米和纳米粒子的自组织机制。与该系统相关的要解决的具体基本问题是-传质过程的调查，相锋的形成和演化以及斑图形成的机制的识别。假设含有溶解物质和悬浮颗粒的液滴在水平固体基底上干燥。复杂流体的化学组成和宏观性质、盐的浓度和性质、基底的表面能以及流体和基底之间的相互作用（其决定润湿）都影响干燥膜的最终形态。
2016-11-03 cond-mat.soft
Exploring the role of hydrodynamic interactions in spherically-confined drying colloidal suspensions
Auburn University（奥本大学）；Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.（德累斯顿莱布尼茨聚合物研究所）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）
研究干燥球形液滴中胶体粒子分布，采用动态密度泛函理论和粒子模拟，发现流体动力学相互作用显著增强浓度梯度，但界面边界条件对分布影响不大，DDFT在自由排水情况下表现良好，但在高浓度下失效，需改进两体密度相关函数的近似。
2025-01-23 cond-mat.soft
