Emergence of transient reverse fingers during radial displacement of a shear-thickening fluid
玉米淀粉颗粒的高剪切浓水悬浮液表现出丰富的非线性流变特性。我们先前已经证明了当剪切稀化玉米淀粉悬浮液被牛顿流体置换时界面不稳定性的增长和开始，并且已经提出了使置换效率最大化的方法[Palak，R. Sathayanath，S. K. Kalpathy和R. Bandyopadhyay，胶体冲浪。物理化学。工程天冬氨酸，629（2021）127405]。在目前的工作中，我们探讨了在准二维径向Hele-Shaw细胞在其不连续的剪切增稠制度的致密的玉米淀粉水悬浮液的混溶位移。系统地研究了玉米淀粉悬浮液与水的内界面以及与空气的外界面的生长动力学。除了增长的界面不稳定性的内部接口，我们观察到一个短暂的撤回的悬浮液和指状不稳定性的形成在外部接口。我们证明，这些“反向指状”不稳定性是非常敏感的注入水的流速，间隙的Hele-Shaw细胞和浓度的取代玉米淀粉悬浮液，{和出现不考虑流体对之间的不可渗透性。我们认为，由于玉米淀粉悬浮液膨胀，由于高剪切速率所施加的驱替流体，外部悬浮液-空气界面的响应与回复力，导致空气渗透到悬浮液和反向手指的形成。我们注意到，反向指状物的生长显著降低了悬架的位移效率。最后，我们证明了在增长的内部和外部的界面图案的相关性，通过计算的速度，在封闭的稠密悬浮液中的应力传播。我们的研究结果是有用的，在理解流动的颗粒材料通过约束的几何形状，并可以扩展到研究应力传播的剪切增稠材料由于突…
2023-03-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Inertia-Dilatancy Interplay Governs Shear-Thickening Drop Impact
University of Minnesota（明尼苏达大学）；Universidad de Santiago de Chile (USACH)（智利圣地亚哥大学）；Northwestern University（西北大学）
研究揭示了高浓度玉米淀粉-水混合物在冲击过程中因剪切速率变化而呈现液体到固态的转变行为，发展了统一模型描述其冲击动力学。
2026-01-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dramatic effect of fluid chemistry on cornstarch suspensions: linking particle interactions to macroscopic rheology
玉米淀粉在水中的悬浮液表现出强烈的动态剪切增稠。我们发现，部分取代水乙醇强烈改变悬浮液的流变学。我们进行稳定和非稳定的流变学测量相结合的原子力显微镜，研究流体化学的悬浮液的宏观流变学的作用和它的联系与玉米淀粉粒之间的相互作用。在增加乙醇含量时，悬浮液经历屈服应力流体状态并最终变成剪切稀化流体。在玉米淀粉颗粒尺度上，原子力显微镜测量揭示了玉米淀粉表面上存在聚合物，其表现出共溶作用。在中间乙醇含量，聚合物溶解度的最大值诱导高微观粘附力，我们涉及到宏观屈服应力。
2017-03-16 cond-mat.soft
Drop impact of shear thickening liquids
实验研究了浓非布朗悬浮液（玉米淀粉和聚苯乙烯球）液滴在固体表面上的撞击。这种剪切增稠液体的液滴的扩展动力学和最大变形与牛顿液滴的冲击有明显的不同。一个特别引人注目的观察结果是，最大变形与液滴速度无关，并且变形在冲击阶段突然停止。这两个观察结果都是由于剪切增稠的流变性的悬浮液，从理论上解释从之间的平衡的动能和粘性耗散能，我们建立了一个缩放关系之间的最大变形和浓缩悬浮液的流变参数。
2013-06-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unifying impacts in granular matter from quicksand to cornstarch
液化和瞬态固化之间的急剧转变，观察到在颗粒悬浮液的影响取决于初始包装分数。我们证明，通过高速压力测量和两相建模，这种转变是由颗粒堆的粘性和间隙流体的压力产生的影响之间的耦合控制。我们的研究结果提供了一个通用的机制来解释各种各样的颗粒介质中的冲击响应，从干燥的流沙粉末的冲击硬化剪切增稠悬浮液，如玉米淀粉。
2016-03-22 cond-mat.soft
Stress fluctuations and shear thickening in dense granular suspensions
我们实验研究了硅油中颗粒的流变性和应力波动。我们发现，无论是增稠强度和应力波动显着减弱与石油粘度$η_0$。我们的流变学结果的Wyart-Cates模型描述不同的动态堵塞状态的比较表明，从摩擦接触润滑的相互作用作为$η_0$增加。为了阐明粘性相互作用对流变学的贡献，我们系统地测量了各种流动状态下的应力波动。用$η_0$减少应力波动表明，强润滑层极大地抑制了颗粒之间的力相关性。测量应力波动在强剪切增稠制度，我们观察到一个交叉从不对称伽马对称高斯分布和与之相关的横向（径向）相关长度$ξ$随着剪切速率的增加而减少。
2019-10-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
An effective packing fraction for better resolution near the critical point of shear thickening suspensions
我们提出了一种技术，用于获得一个有效的包装分数的不连续剪切增稠悬浮液附近的临界点。它使用在临界点发散的可测量量--在这种情况下是不连续剪切稠化开始时剪切速率$\dotγ_c^{-1}$的倒数--作为填充分数$ϕ$的代表。通过对$\dotγ_c^{-1}(ϕ)$进行拟合，得到了玉米淀粉和水的有效堆积分数，并将其反演得到$ϕ_{eff}(\dotγ_c)$。我们进一步包括$\dotγ_c^{-1}$对流变仪间隙$d$的依赖性，以获得函数$ϕ_{eff}(\dotγ_c,d)$。该有效填充分数$ϕ_{eff}$在临界点附近具有比原始测量的填充分数$ϕ$好一个数量级的分辨率。此外，由临界堆积分数$ϕ_c$归一化的$ϕ_{eff}$可用于比较来自具有不同温度和湿度的不同实验室环境的玉米淀粉和水悬浮液的流变学数据。这种技术可以直接推广到提高分辨率在任何系统的发散量附近的临界点。
2018-11-20 cond-mat.soft
Ultrasonic Attenuation and Speed of Sound of Cornstarch Suspensions
本研究的目的是有助于物理基础的材料特性的悬浮液，表现出剪切增稠通过超声波表征的玉米淀粉悬浮液中的密度匹配的解决方案。超声波测量的频率范围为4至8 MHz的声速和频率依赖的衰减特性的玉米淀粉浓度的密度匹配的水（氯化铯盐水）悬浮液，范围高达40%的玉米淀粉。发现声速的范围从纯盐水中的1483 +/- 10 m/s到40%玉米淀粉悬浮液中的1765 +/- 9 m/s。推测玉米淀粉颗粒的体积模量为（1.2 +/-0.1）X 10^{10} Pa。在5 MHz下的衰减系数从盐水中的基本上为零增加到40%玉米淀粉下的12.0 +/-1.2dB/cm。
2013-03-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
Viscous-like forces control the impact response of shear-thickening dense suspensions
我们从实验和理论上研究了对致密玉米淀粉和水悬浮液的影响。我们改变冲击速度以及入侵者的大小，形状和质量，我们使用高速视频和机载加速度计来表征所产生的动态。我们数值求解以前提出的模型，最显着的附加质量模型以及一类的粘滞样模型。在类粘性模型中，入侵者动力学在堵塞前缘的边界处由类粘性的大力控制，在那里存在大的剪切速率和伴随的大粘度。我们发现我们的实验数据与这类模型是一致的，与附加质量模型不一致。我们的研究结果强烈表明，附加质量模型，这是占主导地位的模型，用于了解剪切增稠稠密悬浮液的动态影响，应更新，包括这些粘性的力量。
2021-07-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Microscopic mechanism for the shear-thickening of non-Brownian suspensions
我们提出了一个简单的模型，支持接触动力学模拟以及流变学和摩擦测量，链接从连续到不连续的剪切增稠致密颗粒状糊状物中的颗粒接触不同的润滑制度的过渡。我们确定了一个本地索末菲数，确定从牛顿的剪切增稠流的过渡，然后表明，悬浮液的体积分数和边界润滑摩擦系数控制的剪切增稠过渡的性质，无论是在模拟和实验。
2013-08-05 cond-mat.soft
A dynamic jamming point for shear thickening suspensions
我们报告的流变测量，以表征两个模型的剪切增稠悬浮液的临界行为：玉米淀粉在水中和玻璃球在油中。粘度曲线的剪切增稠部分的斜率随填充分数的增加而急剧增加，并在临界填充分数φ c处发散。粘度和屈服应力的大小也被发现有标度，发散在φ_c。只要屈服应力小于粘度最大值时的应力，我们就观察到剪切增稠。在该点以上，悬浮液转变为纯剪切稀化。基于这些数据，我们提出了一个动态堵塞相图悬浮液，并表明，剪切增稠的极限情况下对应于堵塞状态。
2009-04-04 cond-mat.soft
Structure of propagating high stress fronts in a shear thickening suspension
我们报告直接测量的剪切增稠玉米淀粉悬浮液的边界处的空间分辨应力揭示持久的高局部应力在流动方向上的顶部边界的速度传播的区域。这些传播前沿的持久性使得能够精确测量它们的结构，包括边界应力显微镜（BSM）测量的边界应力分布和粒子图像测速仪（PIV）测量的悬浮液底部边界处的粒子的非仿射速度。此外，我们直接测量颗粒相和悬浮流体之间的相对流动（流体迁移），并发现迁移是高度本地化的前沿和改变方向的前沿，表明前沿是由一个局部区域的高澄清剂压力和低颗粒浓度。流量的大小表明，驱动流体迁移的孔隙压差与剪切增稠开始的临界剪切应力相当。传播前沿完全解释了流变仪所报告的粘度随施加应力的增加，并且与与系统的一个边界接触的稳定堵塞区域的存在一致，该系统的一个边界产生跨越流变仪板之间的间隙并产生强局部澄清剂压力的膨胀摩擦接触的传播网络。
2022-03-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear thickening, frictionless and frictional rheologies in non-Brownian suspensions
悬浮在牛顿流体中的颗粒提高了粘度，并且通常还引起剪切速率依赖性流变学。特别是，在大固体体积分数下可能会观察到明显的剪切稠化。在最近的一篇文章（R。濑户河J.F.马里Morris和M. M.丹尼，物理学评论快报，111：218301，2013），我们已经考虑了再现实验观察到的剪切增稠行为（包括不连续剪切增稠（DST））的最小组分组。我们已经发现摩擦接触力是必不可少的，并且能够通过包括这种物理成分以及粘性润滑的模拟来再现实验行为。在这篇文章中，我们深入研究了摩擦的影响，并表示在框架中的干扰过渡。堵塞转变时的粘度发散是悬浮液流变学中的一个众所周知的现象，反映在粘度的许多经验定律中。摩擦可以影响这种发散，并且特别地，如果颗粒是摩擦的，则堵塞填充分数减少。在这里提出的物理描述中，剪切增稠是这种效应的直接结果：随着剪切速率的增加，摩擦随着更多接触的形成而越来越多地被并入，导致从大部分无摩擦流变学转变为大部分摩擦流变学。这一结果是重要的，因为它转移的重点从润滑流体力学和详细的微观相互作用的几何形状和空间约束接近堵塞过渡。
2014-09-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Implementation note on a minimal hybrid lubrication/granular dynamics model for dense suspensions
描述和总结了近年来发展起来的过阻尼线性流中稠密颗粒悬浮模拟方法中出现的一类极小数值模型。主要成分包括（i）框架不变，短程润滑模型的球形颗粒，和（ii）软核，粘/滑摩擦接触模型时，颗粒重叠激活。我们实现了一个版本的模型，使用修改后的速度Verlet算法，明确解决了$N$体动力系统中的$\mathcal{O}(cN)$操作，其中$c$是一个内核常数取决于粒子相互作用的截止。实施验证对文献结果的干扰过渡和剪切增稠悬浮液从40%到64%的体积分数。潜在的战略，以扩大目前的方法，非球形颗粒也建议非常集中的悬浮液。
2020-05-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A rheological signature of frictional interactions in shear thickening suspensions
胶体剪切增稠提出了一个重大的挑战，因为宏观流变学变得越来越受剪切增稠机制中短程颗粒相互作用的微观细节的控制。我们在这里的第一个正常的应力差在很宽的范围内的颗粒体积分数的测量阐明流体动力润滑和摩擦接触力，这是有争议的相对贡献。在中等体积分数下，我们发现$N_1<0$，与流体动力学模型一致，然而在较高体积分数和剪切应力下，这些模型破裂，我们反而观察到扩张（$N_1>0$），表明摩擦接触网络。值得注意的是，在粘度中没有这种转变的特征，相反，在剪切增稠保持连续的同时发生$N_1$符号的这种变化。这些结果表明，剪切增稠的情况下，主要是由摩擦接触的形成，流体动力在较低的浓度起着支持作用。受此启发，我们引入了一个简单的模型，它结合了这些摩擦和流体动力学的贡献，并准确地拟合了在很宽的范围内的颗粒体积分数和剪切应力的测量粘度。
2016-03-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Boundary compliance selects heterogeneous dynamics in shear-thickening suspensions
Changsha University of Science and Technology（长沙理工大学）；Xi'an Jiaotong University（西安交通大学）；Kyushu University（九州大学）
研究发现边界合规性影响剪切增稠悬浮液的流动行为，通过调节油粘度控制边界合规性，揭示了异质结构的寿命和形态选择机制，为理解剪切增稠、剪切阻塞和约束力学间的相互作用提供新见解。
2026-02-05 cond-mat.soft
On the addition of micron-size intruders in a shear-thickening suspension of nanoparticles
本文研究向纳米颗粒剪切增稠悬浮液中加入大颗粒的影响，发现高粒径比会使增稠提前并削弱，促使DST转为CST，揭示了粒径比对流变行为的关键调控作用。
2025-01-07 cond-mat.soft
Universal scaling of shear thickening transitions
该研究将剪切增稠解释为刚性转变的前兆，提出基于无摩擦堵塞点到摩擦剪切堵塞的普适交叉标度函数的黏度理论，并通过实验证实不同悬浮液系统的黏度可坍缩为单一普适曲线。
2023-05-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
The Role of Hydrogen Bridging Bonds in the Shear-Thickening and Jamming of Dense Suspensions
The University of Chicago（芝加哥大学）；Dankook University（檀国大学）；ExxonMobil Technology and Engineering Company（埃克森美孚技术与工程公司）
研究通过改变溶剂分子结构影响粒子-溶剂和溶剂-溶剂相互作用，揭示氢键对悬浮液剪切增稠和阻塞行为的调控作用。
2026-05-13 cond-mat.soft
Shear thickening in concentrated suspensions: phenomenology, mechanisms, and relations to jamming
剪切增稠是一种非牛顿行为，其中剪切流体所需的应力随着剪切速率比线性增加得更快。许多颗粒的浓缩悬浮液表现出一种特别引人注目的形式，称为不连续剪切增稠（DST），其中应力随着剪切速率的增加而突然跳跃，并产生类似固体的行为。这种对施加的应力的反直觉反应的最著名的例子发生在玉米淀粉在水中的混合物中。在过去的几年里，这种剪切诱导的固体状行为与其他各种不寻常的流体现象一起，产生了相当大的兴趣，在物理学的密集包装悬浮液。本文讨论了剪切增稠体系的共同物理性质，描述剪切增稠的不同机理和模型，提出了这些机理的联系和推广，并提出了剪切增稠体系的一般相图。我们还讨论了最近的工作如何将剪切稠化的物理学与颗粒材料和堵塞系统的物理学联系起来。由于DST描述的模型，只需要简单的通用粒子之间的相互作用，我们概述了更广泛的背景下，其他集中的多粒子系统，如泡沫和乳液，并解释了为什么DST被限制到硬颗粒悬浮液的参数制度。最后，我们讨论了一些突出的问题和新出现的机会。
2013-07-01 cond-mat.soft
Giant deviation of a relaxation time from generalized Newtonian theory in Discontinuous Shear Thickening suspensions
研究了玉米淀粉在水中的非连续剪切增稠悬浮液的瞬态弛豫。我们进行了2种类型的松弛实验，从平行板流变仪中的稳定剪切开始，然后停止顶板旋转并测量瞬时扭矩松弛，或者去除板上的扭矩并测量瞬时工具旋转。我们发现，在低重量分数$ϕ_{eff}<58.8\pm0.4\%$，悬浮液表现出的松弛行为与广义牛顿流体一致。然而，对于更大的重量分数$58.8\% < ϕ_{eff} < 61.0\%$，接近液-固转变$ϕ_c=61.0\pm0.7\%$，我们发现弛豫行为不同于广义牛顿模型。在此范围内的弛豫时间与剪切增稠开始时的临界剪切速率的倒数成比例。在此范围内的弛豫时间是相同的应力和速率控制的实验，而不是从弛豫时间计算的粘度，这是预计在广义牛顿模型中的固有材料参数。测量的弛豫时间和广义牛顿预测之间的差异被发现是高达$10^4$，和外推发散的极限$ϕ_c$的广义牛顿预测接近0。在最高权分数下，测量的弛豫时间尺度为$\sim 1$ s的量级。这个时间尺度是肉眼可以分辨的，这一事实对于理解这些系统中常见的一些动态现象可能很重要。我们还表明，使用临界剪切速率$\dotγ_c$在剪切增稠的开始，以表征有效的重量分数，可以更精确地表征材料性能附近的临界点$ϕ_c$，使我们能够解决这个过渡如此接近$ϕ_c$。
2017-11-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Constitutive relation for the system-spanning dynamically jammed region in response to impact of cornstarch and water suspensions
我们的实验特征的冲击响应的浓缩悬浮液组成的玉米淀粉和水。我们观察到，悬浮液支持一个大的正应力-MPa的顺序-与延迟后，撞击器击中悬浮液表面。我们发现，无论是延迟，也不是应力的大小还可以解释的剪切增稠的稳态粘度，或基于增加的质量或其他惯性效应的影响模型的标准流变模型。当冲击器前面的悬架的动态堵塞区域传播到容器的相对边界时，应力增加发生，当容器跨越固体边界之间时，容器的相对边界可以支撑大的应力。我们提出了一个本构关系的冲击流变学的影响力的冲击器，其位移。这可以用有效模量来描述，但仅在动态堵塞区域跨越固体边界所需的延迟之后。模量和延迟都被报告为冲击速度、流体高度和重量分数的函数。我们在这篇论文的配套文件中报告了动态堵塞区域的结构，当它跨越撞击器和相对边界（arXiv：1709.01133）之间。在一个直接的后续行动中，我们表明，这种本构模型可以用来定量预测，例如，一个人的脚的轨迹和穿透深度行走或运行在玉米淀粉和水。
2018-03-15 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
Discontinuous shear thickening without inertia in dense non-Brownian suspensions
一个共识是，在稠密悬浮液中的不连续剪切增稠（DST）标志着从流动状态的过渡，其中颗粒保持良好的分离的润滑层，一个占主导地位的摩擦接触。我们在这里表明，合理的假设接触增殖预测两种不同类型的DST在惯性的情况下。第一种情况发生在密度高于摩擦颗粒的堵塞点时;在这里，增厚状态完全堵塞，并且（除非颗粒变形）不能在没有不均匀性或破裂的情况下流动。第二种状态显示应变率滞后，并在较低密度下出现，其中增厚相平滑流动。DST预计会出现时，有限范围的排斥推迟接触形成，直到超过一个特征应力水平。
2013-11-16 cond-mat.soft
Acoustic modulation of shear thickening transition in dense adhesive suspensions
ENSL, CNRS, Laboratoire de Physique（法国国家科学研究中心里昂高等师范学院物理实验室）；Holcim Innovation Center（豪瑞创新中心）；Department of Polymer Engineering, IPC, University of Minho（米尼奥大学高分子工程系）
研究通过声学手段调控致密粘附悬浮液的剪切增稠转变，揭示声学作用通过改变剪切增稠阈值，使系统向更流体态连续演化，提出声学流体化机制。
2026-04-30 cond-mat.soft
Discontinuous shear-thickening in Brownian suspensions
稠密悬浮液中的不连续剪切增稠自然地出现在接近堵塞的非布朗体系中，由剪切流引起的摩擦力的激活。然而，这种物理图像是不完整的，因为大多数实验研究的是受到热波动影响的软胶体颗粒。为了解释胶体悬浮液中的不连续剪切增稠，我们使用计算机模拟来提供非热干扰，摩擦力，热运动，颗粒柔软度和剪切流之间的竞争的完整描述。我们有意忽略流体力学、静电学、润滑和惯性，但仍然可以获得与实验结果定量一致的结果。特别是，剪切增稠对应于无摩擦和摩擦堵塞制度之间的交叉，这是由热波动和颗粒柔软度控制，并发生在一个柔软度依赖Péclet数。我们还探讨了恒压实验的结果，并严格讨论了“S形”流动曲线的出现报告。我们的工作提供了最小的成分，定量解释了大量的实验工作不连续剪切增稠的胶体悬浮液。
2018-07-26 cond-mat.soft
Discontinuous shear thickening of a moderately dense inertial suspension of hydrodynamically interacting frictionless soft particles
本研究通过模拟证明，在中等密度惯性无摩擦软颗粒悬浮液中，颗粒惯性和软度足够显著时，间断剪切增稠可在较低密度下发生，且与动力学理论定性一致。
2025-05-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sliding friction in the hydrodynamic lubrication regime for a power-law fluid
本文通过标度分析研究幂律流体在流体动力润滑状态下的滑动摩擦，论证当幂律指数 n<1/2 时剪切稀化区域力学不稳定，导致 Stribeck 曲线不连续并可能出现迟滞，同时讨论了法向应力、流动瞬态和拉伸黏度的影响及其在剪切增稠中的应用。
2023-07-09 cond-mat.soft
Scaling relations between viscosity and diffusivity in shear-thickening suspensions
本文通过数值模拟研究了二维简单剪切流中摩擦性非布朗球的流动与扩散行为，提出了粘度与扩散率在无摩擦和摩擦状态下基于集体运动长度尺度的标度关系，并验证了该幂律对粒间摩擦和系统尺寸不敏感。
2023-05-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
A general constitutive model for dense, fine particle suspensions validated in many geometries
细颗粒悬浮液（如玉米淀粉与水的混合物）在剪切时表现出粘度的巨大变化，产生令人着迷的行为，吸引了儿童和流变学家。最近检查这些混合物在简单的流动几何形状表明，颗粒间的排斥是这种效果的核心-混合物在休息或剪切缓慢，排斥防止颗粒之间形成摩擦接触，而当剪切更有力，颗粒应力克服排斥，使颗粒相互作用的阻力，并形成微观结构，抵制流动。这些混合物以前的本构研究集中在特定的情况下，通常限于二维，稳定，简单的剪切流。在这项工作中，我们介绍了一个预测和一般的，三维连续模型，这种材料，使用混合物理论耦合的流体和颗粒相。在模型中扮演核心角色，我们引入了一个微观结构状态变量，其演变推导出小尺度的物理参数，并检查与现有的数据。我们的空间和时间相关模型在各种不稳定、非均匀流配置中进行了数值实现，其中显示出准确捕获各种关键行为：（i）在定常流中观察到的连续剪切增稠（CST）和不连续剪切增稠（DST）行为，（ii）“剪切干扰锋”随时间的传播，（iii）“撞击激活干扰锋”的时间依赖性传播，以及（iv）非牛顿的“运行在欧布莱克”效应，其中快速运动体保持漂浮，而慢速运动体下沉。
2019-05-23 cond-mat.soft
Dynamic shear jamming in dense granular suspensions under extension
与干燥的颗粒物质不同，像玉米淀粉这样的致密颗粒悬浮体在水中可以强烈抵抗拉伸流动。在低延伸率下，这样的悬浮液表现得像粘性液体，但是快速延伸导致应力远远超过润滑流体动力学和毛细作用的预测的响应。为了理解这种显着的机械响应，我们实验测量的法向力所赋予的一个板上的悬浮液的大部分垂直向上移动在一个控制的速度。我们观察到，在速度阈值以上，峰值力增加了几个数量级。使用快速超声成像，我们绘制出的悬浮液内的局部速度分布，揭示了快速扩展下形成的不断增长的堵塞区域。该区域通过强烈的速度梯度与容器的刚性边界相互作用，这表明与最近提出的剪切堵塞机制有直接联系。
2016-12-09 cond-mat.soft
Interparticle hydrogen bonding can elicit shear jamming in dense suspensions
液体中硬颗粒的稠密悬浮液可能表现出惊人的反直觉行为，例如不连续剪切增稠（DST）[1-8]和可逆剪切堵塞（SJ）进入有限屈服应力状态[9-13]。最近的研究发现，从流体动力学相互作用到摩擦颗粒接触的应力激活交叉是这些行为的关键[2-4，6-8，10，14]。然而，许多悬架仅显示DST而不显示SJ。在这里，我们表明，颗粒表面化学可以发挥核心作用，创造条件，允许SJ。我们发现该系统的能力，形成粒子间氢键时，剪切成接触eligible SJ。我们证明了这与电荷稳定的聚合物微球和非球形玉米淀粉颗粒，控制与溶剂形成氢键。SJ的倾向通过拉伸试验[13]进行量化，并通过原子力显微镜与增强的摩擦力相关联。我们的研究结果扩展了对SJ机制的基本理解，并为设计强非牛顿流体开辟了新的途径。
2017-07-28 cond-mat.soft
A rheological state diagram for rough colloids in shear flow
稠密悬浮液、玻璃和颗粒材料的流动受到组成颗粒之间摩擦相互作用的严重影响。然而，无论是流体力学还是摩擦都没有成功地解释浓悬浮液中的全部流动现象。具有粗糙的颗粒代表了一个恰当的例子。润滑流体动力学无法完全捕获两个关键的流变特性，即粘度急剧增加，第一法向应力差可以随着体积分数的增加而切换符号。然而，考虑粒子间摩擦的模拟也无法完全预测这些特性。此外，实验表明，流变行为可以根据颗粒粗糙度和可变形性而变化。我们试图解决这些明显的矛盾，通过系统地调整模型胶体的粗糙度，研究它们的粘度和第一法向应力差下的稳定剪切，并最终生成一个流变状态图，演示了表面粗糙度如何影响剪切增稠和粘性之间的过渡。我们的模拟，这是在良好的协议与实验，表明粗糙颗粒之间的摩擦是显着的。此外，我们发现，粗糙度逐渐降低临界条件所需的剪切增稠和粘性的发病。因此，我们的研究结果提供了一个重大贡献，在悬浮液流变学领域具有广泛的相关性，颗粒和颗粒材料。例如，可以调整颗粒几何形状以增加在施加刺激时变成固体状的材料的功效。另一方面，使用浓缩浆料的工程师现在可以使用组成颗粒的图像来估计最佳的流动处理条件。
2016-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
