The Physics of Drying of Colloidal Dispersion: Pattern Formation and Desiccation Cracks
胶体分散体的干燥和它们固结成颗粒沉积物是常见的现象。该过程涉及各种物理过程，例如液体分子扩散到环境大气中以及分散颗粒经由蒸发驱动流的平流。形成干燥沉积物的胶体颗粒表现出独特的图案，并经常具有结构缺陷，如干燥裂纹。本章介绍了胶体分散体的干燥和各种相关现象。原则上，胶体分散体的干燥、其固结过程和流体流动动力学都在许多干燥配置中进行研究。在这里，我们解释干燥引起的现象，座滴干燥。我们首先介绍胶体，提供干燥的物理背景，然后解释图案的形成和干燥裂缝。简要说明了蒸发驱动流的作用及其对颗粒积聚的影响，各种物理参数对斑图形成和裂纹的影响。
2020-11-27 cond-mat.soft
Flow curves of dense colloidal dispersions: schematic model analysis of the shear-dependent viscosity near the colloidal glass transition
最近提出的一个示意性模型的非线性流变学的致密胶体分散体相比，在悬浮液中，由热敏颗粒测量的流动曲线。这个纯排斥模型系统的体积分数可以通过改变温度来调节。因此，可以以可再现的方式实现高体积分数（$ϕ\leq 0.63$）。流动曲线的定量分析表明，理论方法捕获的低剪切粘度的增加与密度的增加，剪切稀化的增加剪切速率，和软玻璃态固体的产量。高剪切粘度的变化可以追溯到流体动力学相互作用，其不包含在本方法中，但可以通过适当的重新缩放并入数据分析中。
2005-02-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
A new effective potential for colloidal dispersions with polymer chains emerging from mesoscopic scale interactions
提出了一个新的潜在的平均力的胶体分散体，这是从粗粒度，对胶体颗粒之间的相互作用形成的显式分组的颗粒，本身是一组原子和分子。使用数值模拟，我们首先构建由250个介观粒子组成的胶体粒子，这些粒子通过弹簧连接并通过短程力相互作用。然后，我们继续模拟几个胶体浓度，并获得胶体粒子对关联函数，从中我们推导出的平均力的潜力。在我们的第二个案例研究中，我们添加了相同长度的线性聚合物链，这些聚合物链的一端以固定的胶体浓度附着在胶体上，并在聚合物链浓度增加的情况下进行数值模拟，从中我们再次获得了与前一个案例相同的平均力势。对于最后一个案例研究，我们固定了胶体和聚合物链的浓度，同时增加了聚合物链的长度，并再次获得了平均力的势。在所有这些模拟中，溶剂颗粒被明确地包括在内。利用这些数据，我们提出了一种新的胶体分散相互作用有效势，其参数可以从介观尺度参数中获得，并利用这种新势进行标准的分子动力学模拟，从而为更根本地获得粗粒度的方法提供了一条途径来建模胶体分散体。
2015-10-03 cond-mat.soft
A Simulation Method to Resolve Hydrodynamic Interactions in Colloidal Dispersions
本文提出了一种新的计算方法来求解不可压缩流体中固体颗粒的水动力相互作用。在这种方法中，固体颗粒和宿主流体之间的边界被替换为一个连续的界面，假设一个平滑的轮廓。这使我们能够有效和准确地计算流体动力学相互作用，而不忽略多体相互作用。通过计算在不可压缩牛顿流体中运动的单圆柱杆所受的阻力，验证了该方法的有效性。然后，该方法被应用于模拟胶体分散体的沉降过程。
2004-10-19 cond-mat.soft
Dynamics of the stratification process in drying colloidal dispersions studied by terahertz time-domain spectroscopy
我们提出了一个光学研究，揭示了在干燥的胶体分散体的分层过程的散装动力学。太赫兹时域光谱已被用于测量原位溶剂型和水性涂料层作为干燥时间的函数。干层厚度、湿层厚度和总厚度的动态变化反映了已建立的干燥机理的主要过程。此外，结果表明仅当干燥过程处于蒸发控制状态时才分层，而涂层显示出对于扩散控制干燥保持单层。
2014-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
A self-consistent renormalized Jellium approach for calculating structural and thermodynamic properties of charge stabilized colloidal suspensions
提出了一种方法，它允许自洽地计算高度带电的水胶体悬浮液的结构和热力学性质。该方法是基于重正化的Jeldinger模型与相关的胶体-胶体关联函数的背景电荷分布。应用该理论计算了含一价电解质悬浮液的关联函数和有效胶体电荷。理论预测与蒙特卡罗模拟吻合得很好。
2009-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Importance of molecular interactions in colloidal dispersions
我们简要地回顾了胶体分散体的概念，它们的一般性质和它们的一些最重要的应用，以及基本的分子相互作用，引起他们的平衡性能。同样，我们重新讨论了布朗运动和流体动力学相互作用与胶体分散体的粘度的概念。有人认为，使用现代的研究工具，如计算机模拟，可以通过解决大量粒子的分子相互作用的相对简单的模型，准确地预测一些宏观上可测量的性能。最后，作为一个案例研究，我们报告的预测流变性能的聚合物刷使用最先进的，粗粒度的计算机模拟，这是非常符合实验。
2015-09-24 cond-mat.soft
Electrophoresis of colloidal dispersions in the low-salt regime
我们研究了低盐悬浮液中球形带电胶体的电泳迁移率随胶体浓度的变化。使用一个有效的粒子电荷和减少筛选参数，我们映射的数据与不同的粒子电荷和大小的系统，包括数值模拟数据与完整的静电和流体力学和实验数据的乳胶分散体，在一个单一的主曲线。我们观察到两种不同的体积分数依赖制度的电泳迁移率，可以解释的离子双层的静态特性。
2006-12-15 cond-mat.soft
Density-dependent interactions and structure of charged colloidal dispersions in the weak screening regime
我们确定的电荷稳定的胶体悬浮液的结构，在低离子强度在一个扩展的范围内的颗粒体积分数使用光和小角中子散射实验相结合。在一个单组分模型的胶体悬浮液的结构因子随浓度的变化进行了分析。我们发现，所观察到的结构行为对应于一个非单调的密度依赖的胶体有效电荷和平均粒子间的相互作用能。我们的研究结果证实了类似的观察从原始模型计算机模拟无盐胶体悬浮液。
2008-04-10 cond-mat.soft
Normal-stress coefficients and rod climbing in colloidal dispersions
我们计算了胶体分散体的低剪切法向应力系数的易处理的微观表达式。虽然限于低速率制度，所提出的公式是有效的玻璃化转变以下的所有体积分数和任何相互作用的潜力。给出了通过硬核吸引汤川势相互作用的胶体系统的数值结果，并探讨了吸引强度和体积分数之间的相互作用。我们发现，法向应力系数表现出非平凡的功能接近临界点，并在附近的重入玻璃化转变的高体积分数。最后，我们利用我们的公式预测有吸引力的胶体分散体中的爬杆效应。
2013-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermodynamics of interface in the freezing of colloidal suspensions: from macroscale to the microscale
冰透镜效应在冻胀研究中一直存在争议。通过阐明界面处的力学平衡和热力学平衡，我们提出了从宏观尺度到微观尺度的水/冰界面的胶体悬浮液的冻结热力学。克拉珀龙方程的应用证实了在宏观尺度和微观尺度通过曲率效应。界面处的热力学表明，冰的透镜化/带状化是由孔隙冰的生长引起的，由临界曲率过冷度决定，而不是由冻结边缘的临界断裂决定。研究还表明，在水/冰界面前的颗粒层中多孔结构的堆积状态决定了冰的透镜化行为。本文的研究结果与以往胶体悬浮液冷冻的研究结果不同，对这一领域的研究具有一定的指导意义。
2017-03-23 cond-mat.soft
Microfluidic osmotic compression of a charge-stabilized colloidal dispersion: Equation of state and collective diffusion coefficient
我们表明，使用一个模型耦合的电荷稳定的胶体分散体的质量传输和液体理论计算，扩散显着限制其状态方程（EOS），渗透压与组合物的测量时间，使用渗透压缩技术。根据这一结果，我们提出了一个微流控芯片，允许一个在几个小时内测量整个EOS的荷电分散体在纳升尺度。我们还表明，在这个微流体实验中的时间分辨分析的平衡松弛导致直接估计的集体扩散系数的分散在唐南平衡与盐水库。
2022-02-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Phonon Dispersion and Elastic Moduli of Two-Dimensional Disordered Colloidal Packings of Soft Particles with Frictional Interactions
采用粒子跟踪和位移协方差矩阵技术研究了由温度敏感的微凝胶粒子组成的二维胶体玻璃的声子色散关系，微凝胶粒子的尺寸允许粒子堆积分数的\textit{in situ}变化。散装，$B$，和剪切，$G$，模量的胶体玻璃提取的分散关系作为一个功能的包装分数，和变化的比率$G/B$与包装分数的定量预测摩擦软颗粒堵塞包装。此外，$G$和$B$分别同意摩擦颗粒的数值预测。这一显著的一致性水平使我们能够从单个弹性常数中提取颗粒间相互作用的能量尺度，并推导出颗粒间摩擦系数的近似估计。
2013-10-25 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
Theory of Thermodynamic Stresses in Colloidal Dispersions at the Glass Transition
讨论了稠密胶体分散体系在玻璃化转变时的非线性流变学。第一原理方法开始与相互作用的布朗粒子在给定的任意均匀（不可压缩）流忽略水动力相互作用的草图。例如，它解释了在由聚苯乙烯核和交联的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）壳组成的热敏核-壳颗粒的稠密悬浮液中测量的有限剪切速率的稳态流动曲线。简单和广义Herschel-Bulkley定律的指数计算硬球。
2008-05-06 cond-mat.soft
Nonuniversal routes to universality: Critical phenomena in colloidal dispersions
我们研究临界现象的胶体通过重整化群为基础的分层参考理论的流体（HRT）。我们专注于三个实验相关的模型系统：即，Asakura-Oosawa模型的聚合物诱导的吸引力耗尽力的影响下的胶体分散体;流体与竞争的短程吸引力和长程排斥力的相互作用;解决方案的星型聚合物，其对潜在的同时提出了一个有吸引力的井和超软排斥在较短的距离。我们的研究结果表明，调整胶体粒子之间的有效相互作用的能力，使之能够产生各种交叉的渐近临界行为，这是没有观察到的原子流体。
2008-04-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stress-strain relations in bulk metallic glasses and colloidal dispersions
比较了大块金属玻璃形成体和胶体分散体的非线性流变响应。利用推广到均匀不可压缩流动的模式耦合理论的示意性模型，定量分析了恒定变形率接通后测得的应力-应变曲线。金属和分散体流变学之间的映射是可能的，当应力由熵尺度，累积应变的几何因素，和速率的固有弛豫时间重新调整。利用这种相似性和直接观察单个胶体颗粒的可能性，我们使用共聚焦显微镜研究胶体系统中的结构畸变。的扭曲表现出（从弹性理论）预期的四极，但也有很强的各向同性组件。
2017-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Surface patterns in drying films of silica colloidal dispersions
我们报告了二氧化硅胶体分散体干燥的实验研究。在这里，我们专注于表面不稳定性发生在一个干燥的糊状物阶段之前，裂纹的形成，影响最终的电影质量。宏观和微观尺度的观察揭示了不稳定性的发生，以及膜表面的形态。此外，我们表明，在二氧化硅颗粒上添加吸附聚合物可以用来抑制在特定条件下的分子量和浓度的不稳定性。我们将这种抑制与糊剂弹性模量的增加有关。
2014-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Charge Renormalization, Thermodynamics, and Structure of Deionized Colloidal Suspensions
在电荷稳定的胶体悬浮液中，高度带电的大离子，由强相关的抗衡离子修饰，携带有效电荷，可以从裸电荷大幅减少（重整化）。修饰大离子之间的相互作用被弱相关的抗衡离子和盐离子屏蔽。胶体悬浮液的热力学和结构性质敏感地依赖于有效电荷和有效屏蔽常数的大小。将有效静电相互作用的电荷重整化理论与单组分模型的蒙特卡罗模拟相结合，计算了去离子胶体悬浮液的渗透压和对分布函数。这种计算实用的方法产生密切的协议与相应的结果从大规模模拟的原始模型到适度的静电耦合强度。
2008-12-10 cond-mat.soft
Equation of state of charged colloidal suspensions and its dependence on the thermodynamic route
本文在重整化Jelvis模型（RJM）的框架下研究了与盐库接触的高电荷胶体悬浮液的热力学性质。研究发现，状态方程对获得它的特定热力学途径非常敏感，具体地说，用接触值定理计算的RJM内的渗透压与用Kirkwood-Buff涨落关系计算的渗透压有很大的不同。另一方面，蒙特卡罗（MC）模拟表明，有效对势和关联函数都准确地预测的RJM。这表明，在热力学的RJM缺乏自洽性的结果被忽视的抗衡离子和共离子之间的静电关联。
2012-03-26 cond-mat.soft
Hiding in plain view: Colloidal self-assembly from polydisperse populations
我们报告的小角X射线散射（SAXS）实验的胶体二氧化硅的水分散体具有广泛的单峰尺寸分布（多分散性18%，大小8 nm）。在一定的体积分数范围内，二氧化硅颗粒分离，首先形成一组，然后形成两组不同的胶体晶体。因此，这些分散体证明了分级结晶和多相（bcc，Laves AB $_2$，液体）共存。它们从多分散群体中构建复杂晶体结构的显着能力源于粒子间力的中程性质，并建议自下而上设计自组装胶体晶体的路线。
2016-04-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
Degenerate Rayleigh-Plateau instability in a magnetically annealed colloidal dispersion
这个流体动力学视频描述了在均匀脉冲磁场的影响下顺磁性胶体悬浮液的演变。在低脉冲频率下，悬浮液凝结成柱，其通过瑞利-高原不稳定性分解。在高脉冲频率下，悬架形成动力学制动的系统跨越网络。我们证明了瑞利平台不稳定性的退化与脉冲频率的增加。
2013-10-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Charge Renormalization, Effective Interactions, and Thermodynamics of Deionized Colloidal Suspensions
电荷稳定的胶体悬浮液的热力学性质敏感地取决于大离子的有效电荷，其可以在强反离子-大离子缔合的情况下显著低于裸电荷。本文提出了一种电荷重整化理论，它将带电胶体的有效单组分模型与区分自由和缔合反离子的热判据相结合。该理论预测，以最小的计算工作量，高电荷胶体的去离子悬浮液的渗透压与原始模型的大规模模拟密切一致。
2008-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The key-lock mechanism in nematic colloidal dispersions
我们考虑二维胶体的相互作用，在液晶，与墙壁或几何边界。在垂面边界条件下，胶体圆盘与平壁之间的相互作用总是相互排斥的。在结构化的或雕刻的具有空腔的墙壁上，排斥可能会转化为强烈的吸引力，与胶体的形状和大小紧密匹配。这种键锁型的相互作用进行了详细分析，spherocylinertium腔的各种长度呼吸比，通过最小化的Landau-de Gennes自由能功能的取向序参量。我们发现，吸引力只发生在一个小范围内的胶体大小和一个狭窄的范围内的墙壁周围的墙壁的对称轴的方向与腔。
2004-03-10 cond-mat.soft
Very long-range attractive and repulsive forces in Model Colloidal Dispersions
聚合物胶乳溶液的实验表明，大离子的有序-无序结构共存。由于大离子的尺寸，这种有序-无序相共存意味着存在非常长的吸引力和排斥力，这不能用常规的直接相互作用势来解释，这是短程的。在这里，我们应用积分方程理论的胶体分散体的一个简单的模型，在有限的浓度，计算粒子的分布函数和所涉及的有效力。我们发现在带相同电荷的大离子之间存在着很长的吸引力和排斥力。分布函数与实验结果定性一致。这些部队的起源进行了讨论的能量熵平衡。
2018-12-08 cond-mat.soft
Exact calculations of the paranematic interaction energy for colloidal dispersions in the isotropic phase of a nematogenic material
在最近的论文[Phys.Rev.E61，2831（2000）]中，Borstnik、Stark和Zumer研究了微米尺寸的球形颗粒在致热材料的各向同性相中的胶体分散体的稳定性。在接近相变点时，由于表面诱导的关联序的吸引力可以产生絮凝。他们对线虫介导的相互作用的计算是基于对有序参数分布的分析。我们比较它与精确的数值计算，表明他们的结果是定性正确的。此外，我们指出，在所考虑的制度，确切的相互作用是非常好的近似由一个简单的解析公式，这是渐近准确的。
2002-01-02 cond-mat.soft
Flow curves of colloidal dispersions close to the glass transition: Asymptotic scaling laws in a schematic model of mode coupling theory
在模式耦合理论的示意性模型中，使用渐近展开法，获得了接近于致密胶体分散体的玻璃化转变的流动曲线，即稳态剪切下的稳态应力曲线。讨论了流体粘度的剪切变稀和玻璃态的屈服。在流体和剪切熔融玻璃之间的过渡，简单和广义赫歇尔-Bulkley定律推导出幂律指数，可以计算不同的粒子相互作用的平衡结构因子。
2008-07-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Influence of dispersion medium structure on the physicochemical properties of aging colloidal suspensions investigated using the synthetic clay Laponite
假设：胶体悬浮液中的老化表现为胶体动力学自由度的降低。在带电胶体的水悬浮液中，粒子间静电相互作用对老化动力学的作用是有争议的。尽管水是分散介质，但水结构对老化胶体物理化学性质的影响以前从未被考虑过。锂皂石是一种锂蒙脱石粘土模型，可用于评价介质结构和静电在确定老化胶体悬浮液物理化学性质中的相对贡献。实验：分散介质的结构通过掺入不带电/带电的亲液（结构诱导）或离液（结构破坏）分子或通过改变悬浮液温度来改变。一个新的协议，其中的介质被加热，然后再加入粘土颗粒，也被引入到悬浮液老化的氢键破坏的影响进行评估。采用动态光散射、流变学测量和颗粒尺度成像来评价悬浮液的物理化学性质。结果：介质结构的强烈影响是显而易见的，当粒子间的静电相互作用是弱的。介质中氢键的增强和破坏分别与悬浮液老化动力学的加速和延迟密切相关。因此，通过改变分散介质中的氢键来控制带电粘土胶体悬浮液的物理化学性质。
2021-06-16 cond-mat.soft
Direct measurement of osmotic pressure and interparticle interactions in colloidal dispersions
RIKEN（理化学研究所）
本研究通过光学镊子系统同时测量胶体分散体中的渗透压和粒子间相互作用，验证了该方法的有效性，并展示了其在设计胶体材料中的应用潜力。
2026-05-21 cond-mat.soft
A square-well model for the structural and thermodynamic properties of simple colloidal systems
本文提出了变宽度方势阱流体径向分布函数$g(r)$的模型[S。B. Yuste和A. Santos，J. Chem. Phys. { \bf 101}，2355（1994）]的方法进行了重新研究和简化。该模型提供了一个明确的表达式为拉普拉斯变换的$rg(r)$，系数被给定的密度，温度和相互作用范围的显式函数。在对应于硬球和粘性硬球的限制下，模型简化为这些势的Percus-Yevick方程的解析解。结果可以是有用的描述在一个完整的分析方式的结构和热力学行为的胶体悬浮液建模为硬核颗粒与短程吸引力。与计算机模拟数据的比较表明，即使是相对较宽的井，一般也有很好的一致性。
2001-05-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
On the computational modeling of the viscosity of colloidal dispersions and its relation with basic molecular interactions
本文研究了流体中分子间的基本相互作用与宏观测量的性质之间的联系，如涂有聚合物的胶体颗粒之间的粘度。流体动力学和布朗力在胶体分散体中的作用也进行了讨论。有人认为，许多身体系统中发生的所有这些相互作用可以准确地解决使用计算模拟工具。这些现代工具之一是被称为耗散粒子动力学的技术，它结合了布朗力和流体动力学，以及基本的保守相互作用。一个案例研究报告，作为这种技术的应用程序的一个例子，其中包括两个相对的平行表面覆盖的聚合物链之间的粘度和摩擦的预测，在稳定的流动的影响下。这项工作的目的是作为一个介绍胶体分散体和计算机模拟的主题，为去年本科生和开始研究生谁有兴趣开始研究软物质系统。为此，包括一个计算代码，学生可以立即使用来研究复杂的流体平衡。
2015-06-20 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
Dynamical density functional theory for the drying and stratification of binary colloidal dispersions
我们发展了一个基于动态密度泛函理论的模型，用于研究平面上胶体薄膜的干燥。我们考虑两种不同尺寸的硬球胶体的混合物。根据溶剂蒸发速率和两种物质的初始浓度，我们观察到不同程度的分层在最终的干燥膜。我们的模型预测的各种结构中描述的文献中以前从实验和计算机模拟，特别是小的顶部分层膜。我们的模型还包括颗粒吸附到界面的影响。
2021-01-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Direct observation of hydrodynamic instabilities in driven non-uniform colloidal dispersions
一个瑞利-泰勒样的不稳定性的致密胶体层重力下的微流体尺寸的毛细管被认为是。我们访问所有相关的lengthscales与粒子级显微镜和计算机模拟，其中包括远程粒子之间的流体动力学相互作用。通过调节引力驱动力，我们揭示了一种机制，其增长连接到特定波长的波动，非线性斑图形成和随后的扩散为主的弛豫。我们的线性稳定性理论捕获的初始政权，从而预测混合条件，从生物学到纳米技术领域的重要影响。
2008-10-07 cond-mat.soft
Self-assembly of binary nanoparticle dispersions: from square arrays and stripe phases to colloidal corrals
纳米级正方形和条形图案的产生具有重大的技术重要性，因为它们与工业标准电子电路兼容。最近，通过氢键相互作用的二嵌段共聚物的共混物显示出在正方形阵列中的自组装。受这些实验的启发，我们研究，使用蒙特卡罗模拟，斑图形成的胶体粒子通过各向同性的核心电晕电位相互作用的二维二元混合物。我们发现了丰富多样的模式，可以分组主要是在聚集，自组装在规则的正方形晶格或交替带。观察到的其他形态包括可能用作表面模板剂的胶态corpine。这项工作显示了这个简单模型的意想不到的多功能性，可以产生各种具有高技术潜力的图案。
2009-01-27 cond-mat.mtrl-sci 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
Electro-Optic Effects in Colloidal Dispersion of Metal Nano-Rods in Dielectric Fluid
在现代变换光学中，人们探索具有在空间和时间上从点到点变化的特性的超材料，适用于诸如“光学隐形衣”和“光学黑洞“之类的设备中的应用。我们提出了一种方法来构建空间变化和可切换的超材料，是基于胶体分散的金属纳米棒（NR）在介电流体中，其中介电泳力，起源于电场梯度，创建空间变化的配置对齐NR。电场控制NR的取向和浓度，从而调制介质的光学性质。使用分散在甲苯中的金（Au）NR，我们证明了电诱导的折射率变化的顺序为0.1。
2011-02-21 cond-mat.soft physics.optics
Trimodal Charge Transport in Polar Liquid based Dilute Nanoparticulate Colloidal Dispersions
已经理论化了基于不同极性液体的纳米颗粒胶体分散体（稀）中电荷传输的主要模式。由于浓缩体系的机械行为完全不同，通常发现制定胶体电特性的理论对极性流体中纳米颗粒稀悬浮液中的电荷输运预测过高或过低。提出了三种相互独立但同时存在的主要相互作用模式，并发现与实验数据的分析是一致的。在电场的影响下，纳米粒子流体界面共轭电泳形成的双电层（EDL）已被确定为电荷传输的一种重要模式。由于短距离场不均匀性引起的纳米颗粒极化，其由EDL引起，随后由于颗粒间静电相互作用引起颗粒运动，作为另一种传输模式。在存在电场的情况下，由布朗随机化引起的耦合扩散被确定为第三种主导模式。基于带电粒子流体域的离散相互作用的分析模型解释了这种分散体的各种行为方面，从详细的实验分析中观察和验证。该分析还预测了具有重要纳米胶体参数（例如温度和浓度）的三种模式的优势和行为。
2015-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Amino Acids Stabilizing Effect on Protein and Colloidal Dispersions
本研究发现氨基酸对多种蛋白质、核酸及非生物纳米颗粒分散体系具有普适稳定作用，提出弱相互作用小分子与斑状纳米胶体作用的理论框架，验证了三项预测并揭示小分子对胶体性质的根本影响。
2024-04-17 cond-mat.soft physics.chem-ph
Effect of electrolyte on the microstructure and yielding of aqueous dispersions of colloidal clay
钠蒙脱石是一种天然粘土矿物，在自然界中含量丰富。这种矿物的带电和各向异性的血小板的水分散体表现出非遍历动力学逮捕状态，从软玻璃相为主的粒子间排斥盐诱导的吸引力相互作用稳定的胶体凝胶。当分散介质中的盐浓度系统地变化时，分散体的粘弹性和屈服应力在临界盐浓度下表现出非单调行为，从而表明分散体微观结构的形态变化。我们使用低温扫描电子显微镜直接可视化这些动力学停滞相的微观结构。我们观察到存在的蜂窝状网络形态的盐浓度范围很广。过渡的凝胶形态，占主导地位的重叠硬币（OC）和卡（HoC）协会的粘土颗粒在低盐浓度的一个新的网络结构占主导地位的面对面凝聚的血小板，观察整个临界盐浓度。我们进一步评估这些凝胶在重力下使用电声的稳定性。这项研究，进行了浓缩粘土分散体的外部添加的盐的浓度范围很宽，是有用的，在我们的许多地球物理现象，涉及盐引起的天然粘土矿物的聚集的理解。
2015-07-10 cond-mat.soft
Thermodynamic Approach to the Self-Diffusiophoresis of Colloidal Janus Particles
大多数现有的理论预测的胶体颗粒的自扩散泳运动的基础上的流体动力学薄边界层近似结合溶剂体力由于自生局部溶质梯度。该梯度通过指定边界条件来实施，通常不考虑维持梯度的热力学成本。在这里，我们提出了一种替代的热力学方法，利用动力学和熵产生之间的直接联系：当地的细致平衡条件。我们研究两种情况：第一，我们重新审视自推进在分层二元溶剂。在方差与滑移速度，我们发现，推进是由于在垂直于粒子表面的两极的力量。第二，对于通过释放化学自由能驱动的催化游泳者，我们恢复了以前的表达式。在这两种情况下，我们认为，推进是由于不对称的耗散，而不仅仅是由于不对称的浓度的分子溶质。
2019-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear stresses of colloidal dispersions at the glass transition in equilibrium and in flow
我们认为一个模型致密的胶体分散体在玻璃化转变，并调查平衡应力波动之间的连接，看到在线性剪切模量，和剪切应力在强流条件下远离平衡，即流动曲线有限的剪切速率。为此，合成了由聚苯乙烯核和交联聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）壳组成的温敏核壳粒子。在剪切速率和频率的扩展范围内的数据进行比较，通过瞬态和模式耦合的方法集成的理论结果。澄清了非线性流变学和玻璃化转变之间的联系。虽然理论模型半定量地拟合在流体状态下的数据和玻璃的主要弹性响应，但在玻璃态下确定了一种尚未考虑的耗散机制。
2008-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orientational ordering of colloidal dispersions by application of time dependent external forces
我们提出了一种方法来组织胶体悬浮液的非相干运动，以产生同步的，相干的运动。这种方法利用了旋转响应随时间变化的强迫的一般特征，并且它不需要粒子之间的相互作用。我们报告了两种方法，通过时间依赖性，但空间均匀的强制实现取向对齐的合奏相同的胶体：a）分段恒定的力交替在两个方向和b）力均匀地绕轴旋转。强迫的物理起源可以是，例如，沉降或电泳。我们将通过分析运动方程和模拟来证明这些强制方法可以实现对准。我们找到保证对齐的条件，讨论这些方法的局限性，并提出可能的应用。这种强迫的例子包括电泳和沉降。
2013-04-09 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
Stochastic thermodynamics of a confined colloidal suspension under shear flow
基于布朗动力学模拟，我们研究了剪切流作用下受限胶体悬浮体系非平衡定态的热力学特征。具体来说，我们考虑一个薄膜组成的带电粒子在窄缝孔限制，形成两个层的二次面内结构的平衡。这个多体系统显示出三种不同的稳态，其特征在于独特的动力学和流变学响应所施加的剪切流。计算功和热，我们发现这两个量通过它们的平均值和分布来表示不同的状态。一个特别有趣的情况发生在大的剪切速率，其中颗粒执行集体之字形运动。在这里，我们发现一个双稳态的粒子运动的相位同步的程度。事实证明，这种双稳态是理解整体平均功分布的关键。对于所有的状态，我们比较的工作和热分布的有效的单粒子系统。通过这一点，我们的目标是识别随机热力学量的多体特征。
2018-09-06 cond-mat.soft
Nonlinear ac response of colloidal suspension with an intrinsic dispersion
当正弦（ac）场被施加到含有非线性介电颗粒的悬浮液时，电响应通常将由高次谐波频率的ac场组成。由于颗粒的表面导电性或不均匀结构而经常发生的固有介电色散，使情况进一步复杂化。我们用微扰法研究了本征介质色散对局域场谐波和诱导偶极矩的影响。结果表明，在弱的内禀色散强度下，诱导偶极矩的三次谐波与一次谐波之比随频率的增加而减小，这与实验结果定性一致。然而，对于强色散强度，谐波比随着频率增加而增加。此外，本征弛豫时间的增加可以增加谐波的强度。
2002-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Disentangling kinetics from thermodynamics in heterogeneous colloidal systems
成核和生长（N&G）--在初始均质相中出现新相--是发生气-液、液-液和固-液相分离的最重要的物理现象之一。因此，热力学设定了系统必须向其演化的渐近边界，而动力学试图通过施加实现相分离的传输速率来应对它。在自然界中观察到的所有非均相胶体系统中，组成、形状、结构和最终的物理性质是热力学和动力学之间的权衡结果。在这项工作中，我们证明，通过仔细选择胶体系统和控制微流体装置中的相分离，有可能超越N&G，在最终系统的组成，结构和物理性质中从热力学中解开动力学效应。使用淀粉样蛋白原纤维和纤维素纤维丝状胶体，其中定义相图中的两相区域的双节点曲线由两条单独的垂直线给出，我们挤出设置在一个热力学分支内的另一个分支的解决方案，实现了由热力学设置的组成的微滴或微滴，而结构和形态由动态流动参数定义。我们证明，从N&G范式出发揭示了新的物理现象，如数量级更短的时间尺度，更广泛的相图和内部结构，通过传统的LLPS是不可观察的。我们还表明，通过在胶体液晶液滴内共分散等离子体金纳米粒子，我们的方法能够按需制造多组分异质液晶，提高其潜力，并在多组分结构流体中引入原始的基本原理和技术方向。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Configurational temperature of charge-stabilized colloidal monolayers
最新的理论进展表明，一个处于平衡状态的系统的温度可以从其组分的瞬时构型的静态快照中测量，而不考虑它们的动力学。我们报告的第一个测量的组态温度在一个实验系统。特别是，我们引入了一个层次的超构型温度的定义，我们用它来分析单层的电荷稳定的胶体球。平等的hyperconfigurational和散装热力学温度提供了以前缺乏热力学自洽检查测得的胶体对电位，从而投下新的光异常的几何约束引起的电荷胶体吸引力。
2003-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of sodium pyrophosphate and understanding microstructure of aqueous LAPONITE(R) dispersion using dissolution study
我们通过用单价盐和焦磷酸四钠溶液进行溶解和流变实验，研究了合成锂蒙脱石粘土LAPONITE（R）的水性胶体分散体中遍历性断裂的物理起源。并研究了界面、氮气和石蜡油对界面的影响。对具有两个界面的分散体进行的溶解实验显示出类似的结果。然而，对于具有氮气界面的样品，与石蜡油界面相比，观察到所有影响都在时间上加快。当保持与水接触时，1.5wt. %和2.8wt. %的胶体分散体在pH 10下在小的老化时溶胀，而在大的老化时不溶胀。有趣的是，无论粘土浓度如何，焦磷酸四钠溶液都溶解pH为10的整个胶体分散体样品。对在pH 13的水中制备的胶体分散体进行的实验表明，水以及焦磷酸钠溶液对其没有影响，这表明在该pH下边缘上存在负电荷的可能性。我们认为，在pH 10下观察到的样品的所有行为都可以通过由边缘-表面接触形成的有吸引力的凝胶微观结构来解释。此外，在pH 10的旧胶体分散体中不存在溶胀以及焦磷酸钠溶液对其的溶解不能仅仅用排斥相互作用来解释。这一行为表明，吸引力的相互作用发挥了重要作用，在所有年龄的胶体分散体在pH值为10时，无论粘土浓度的遍历性打破。我们证实了存在的分形网络结构形成的粒子间的边-面协会使用流变工具和cryo-TEM成像。我们还对焦磷酸钠在LAPONITE（R）分散体的溶胶-凝胶转变中的作用进行了全面研究。
2019-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
In Situ Ion Induced Gelation of Colloidal Dispersion of Laponite: Relating Microscopic Interactions to Macroscopic Behavior
锂皂石的水性分散体在暴露于二氧化碳环境时导致镁离子和锂离子的原位诱导，然而，当分散体暴露于空气时，这是不存在的。因此，在流变学实验中，与暴露于空气相比，在二氧化碳下保存的锂皂石分散体显示出作为时间的函数的弹性模量和粘性模量的更惊人的增强。通过测量分散体中存在的所有离子的浓度以及pH的变化，估计Laponite颗粒之间的演变的颗粒间相互作用。DLVO分析的极限情况下进行，其中两个粒子接近彼此在一个平行的方式与最大的排斥相互作用的情况。有趣的是，它是观察到的DLVO分析解释的弹性和粘性模量的演变非常好的定性细节，从而成功地将宏观现象的微观相互作用。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rotational averaging-out gravitational sedimentation of colloidal dispersions and phenomena
我们报告的胶体系统之间的差异离开地球的引力场和相同的系统，其中一个缓慢的连续旋转平均了颗粒沉降的影响，在一个距离尺度小的颗粒大小相比。几个系统的微米级胶体颗粒进行了研究：硬球流体，胶体相互作用通过远程静电排斥以上的冻结体积分数，带相反电荷的胶体系统接近凝胶化和/或结晶，胶体与竞争的短程耗尽吸引力和远程静电排斥，胶体偶极链，胶体金血小板的条件下，他们形成堆栈。在允许颗粒沉降的实验和沉降被平均的实验之间观察到结构形成的重要差异。例如，在胶体通过远程静电排斥相互作用的情况下，在重力的作用下，在整个悬浮液中观察到稀流体/稀晶体/致密流体/致密晶体相的不寻常序列，这与胶体相互作用的体积分数相关，而系统保持均匀结晶，旋转。对于带相反电荷的胶体，凝胶状结构被发现在重力的影响下崩溃，在沉淀物的顶部生长有一些结晶层，而当胶体沉淀被平均化时，凝胶完全转化为在整个样品中随机取向的微晶。旋转平均重力沉降是一种有效而廉价的方法来估计重力对胶体自组装过程的重要性。
2011-11-18 cond-mat.soft physics.space-ph
Drying paint: from micro-scale dynamics to mechanical instabilities
带电胶体分散体构成了从油漆到涂料和化妆品添加剂等各种工业和商业产品的基础。在干燥过程中，这种颗粒的初始液体分散体缓慢浓缩成固体，显示出响应于高度可变的内部压力的一系列机械不稳定性。在这里，我们总结了目前的赞赏这个过程中配对的对流扩散模型的粒子运动与泊松-玻尔兹曼细胞模型的粒子间的相互作用，预测周围的浓度梯度干燥胶体膜。然后，我们测试这些预测与胶体二氧化硅的渗透压实验，和小角X-射线散射实验二氧化硅分散体在Hele-Shaw细胞干燥。最后，我们使用在这些分散体中发挥作用的微观物理的细节来探索如何控制两种宏观力学不稳定性-剪切带和断裂。
2016-10-18 cond-mat.soft physics.chem-ph
A Unified Description of Colloidal Thermophoresis
我们使用的动态长度和时间尺度的分离悬浮液制定一个一般性的描述胶体热泳。我们的方法允许一个明确的定义，单独的贡献胶体通量和澄清背后的非平衡运动的胶体的物理机制。特别是，我们推导出一个表达式的界面力密度，驱动单粒子热泳在非理想流体。输运系数的发行关系明确表明，界面热泳具有流体动力学特性，不能解释一个纯粹的热力学考虑。我们的治疗概括了其他现有的方法的结果，给他们一个明确的解释框架内的非平衡热力学。
2017-12-16 cond-mat.soft
