Shear Thickening in Concentrated Soft Sphere Colloidal Suspensions: A Shear Induced Phase Transition
本文建立了布朗软球胶体颗粒稠密悬浮液的剪切增稠模型。软球悬浮液的剪切增稠可以解释为剪切诱导的相变。基于稳定胶体颗粒凝聚相变的Landau模型，考虑了序参量涨落与局部应变场的耦合，该模型表明凝结颗粒团的出现（亚临界气泡）通过施加连续剪切扰动，导出了软球悬浮液剪切增稠的临界剪切应力，有着相同的起源。电稳定的胶体悬浮液的实验研究的理论比较证实了所提出的方法。
2015-01-09 cond-mat.soft
DC electrokinetics for spherical particles in salt-free concentrated suspensions including ion size effects
我们研究了球形粒子的电泳迁移率和无盐浓悬浮液中的电导率，包括有限离子尺寸效应。理想的无盐悬浮液是由带电的胶体颗粒和平衡其表面电荷的反离子组成的。在最近的一篇论文中[Roa等人，物理化学物理，2011，13，3960- 3968]我们提出了考虑抗衡离子尺寸的这种悬浮液的平衡双电层的模型，现在我们将这项工作扩展到分析悬浮液在静态外部电场下的响应。数值计算结果表明，这种修正的重要性中等到高的粒子电荷，特别是当一个区域的最接近的抗衡离子的粒子表面被认为是。目前的工作为进一步的理论模型与有限离子尺寸修正，特别是关于交流电动力学和流变学等系统的基础。
2011-10-31 cond-mat.soft
Ion size effects on the electrokinetics of salt-free concentrated suspensions in ac fields
我们分析了有限离子尺寸效应对无盐球形颗粒浓悬浮液对振荡电场响应的影响。无盐悬浮液只是由带电的胶体颗粒和由颗粒释放到溶液中的额外的抗衡离子组成，抗衡它们的表面电荷。在频域中，我们研究了粒子的动态电泳迁移率和悬浮液的介电响应。我们发现，麦克斯韦-瓦格纳-O 'Konski过程与抗衡离子凝聚层，是增强的中度到高的粒子电荷，产生这样的频率的流动性的增量。我们还发现迁移率的增量随离子尺寸和粒子电荷的增加而增加。所有这些事实表明，在任何试图改进标准电动力学模型的扩展中包括离子尺寸效应的重要性。
2012-08-01 cond-mat.soft
The non-monotonic shear-thinning flow of two strongly cohesive concentrated suspensions
本文描述了两种具有高度非单调流动曲线的浓强粘性矿物悬浮液在简单剪切中的行为。采用两种流变测试模式，控制应力和控制剪切速率。在受控应力模式中，材料显示出高于屈服应力的失控流动，对于其中一种悬浮液，屈服应力的值显著变化，并且从一次运行到下一次运行似乎是随机的，使得向上流动曲线似乎是非常不可再现的。然而，下降曲线不是，因为在受控速率模式下获得的曲线也不是，在受控上升应力下观察到失控流动的区域中，该曲线被证明是三值的。对于第一种悬浮液，总应力可以分解为三个部分，以一个很好的近似值：一个与塑性粘度成比例的粘性分量，一个恒定的均衡贡献，和第三个剪切速率相关的贡献与颗粒网络，随着剪切速率的增加而降低提高到-7/10次方。在第二悬浮液的情况下，应力可以沿着类似的线分解，虽然固相应力的应变率软化被发现是对数和不可约的均衡应力是小的。的流动曲线进行了讨论，在最近的模拟，他们符合一个非常简单的，但一般的规则，在粘性悬浮液和乳液的非单调行为，即它是由应变率软化的固相应力。
2014-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Wall slip and flow of concentrated hard-sphere colloidal suspensions
我们提出了一个全面的研究的滑移和流动的浓缩胶体悬浮液使用锥板流变仪和同步共聚焦成像。在胶态玻璃体系中，对于光滑的非粘性壁，悬浮液的固体性质导致流变学从大应力下的Herschel-Bulkley（HB）整体流动行为转变为低应力下的宾汉样滑移行为，这对于足够的胶体壁吸引力或胶体级壁粗糙度是抑制的。可视化显示了滑动-剪切转变如何取决于间隙尺寸和两壁的边界条件，并且部分滑动在屈服应力以上持续存在。一个唯象模型，结合宾汉滑移定律和HB散装流量，充分考虑的行为。微观上，宾汉定律与壁处的薄（亚胶体）润滑层有关，从而引起滑移参数对颗粒尺寸和浓度的特性依赖性。我们将此与悬浮液的渗透压和屈服应力，并分析范德华相互作用的影响。对于最大的浓度，我们观察到屈服应力周围的非均匀流动，与最近的工作集中膏体剪切带。我们还描述了残余滑移在浓缩的液体悬浮液中，消失的屈服应力导致共存的（弱）滑移和散装剪切流的所有测量速率。
2012-01-20 cond-mat.soft
Shear zones and wall slip in the capillary flow of concentrated colloidal suspensions
我们的图像流动的一个几乎随机的紧密包装，硬球胶体悬浮液（一个“膏”）在一个正方形毛细管使用共聚焦显微镜。流动由中心的“塞子”组成，而剪切发生在邻近通道壁的局部，使人联想到屈服应力流体行为。然而，所观察到的缩放的速度分布与流速强烈对比屈服应力流体的预测。相反，速度剖面可以捕获的应力波动理论最初开发的干颗粒介质的斜槽流。我们验证了光滑和粗糙的边界条件下的这种行为。
2007-02-27 cond-mat.soft
The Impact of non-DLVO Forces on the Onset of Shear Thickening of Concentrated Electrically Stabilized Suspensions
本文揭示了作者以前发表的激活模型的扩展。当颗粒沿剪切悬浮液的压缩轴排列时，它们可以克服静电斥力并形成与剪切增稠相关的力链。基于渗流的考虑，允许估计力链对流动悬浮液的影响。它表明，类似于模式耦合模型，悬浮液变得不稳定之前，从激活模型评估的临界应力达到。该理论是只适用于不连续剪切增稠，和预测的结果进行了比较，从两个实验研究的无机氧化物的水悬浮液;在其中一个水合排斥和在其他疏水吸引力可以预期。结果表明，纳入非DLVO力大大提高预测的剪切增稠不稳定性。
2011-07-25 cond-mat.soft
Modelling the evolution of flow-induced anisotropy of concentrated suspensions
本文通过修正Gillissen-Wilson本构模型并结合DEM模拟，建立了描述浓悬浮液在非稳态流动下各向异性力学响应演化的理论框架，提升了稳态和剪切旋转条件下的预测能力。
2025-06-05 cond-mat.soft
Ion size effects on the electric double layer of a spherical particle in a realistic salt-free concentrated suspension
已经推导出一种新的修正的Poisson-Boltzmann方程，该方程解释了对实际无盐浓缩悬浮液有效的离子的有限尺寸，扩展了为纯无盐悬浮液开发的形式[Roa等人，物理化学物理，2011，13，3960-3968]中描述的方法。这些真实的悬浮液包括水离解离子和大气二氧化碳污染产生的离子，以及颗粒释放到溶液中的附加抗衡离子。在粒子表面的电势将被计算为不同的离子尺寸，并与经典的Poisson-Boltzmann预测点样离子，作为粒子电荷和体积分数的函数进行比较。现实的预测是必不可少的，以实现一个更近的图片真正的无盐悬浮液，甚至更重要的是，当离子尺寸效应被纳入到双电层的描述。我们认为，这两个修正都必须考虑到开发新的现实电动力学模型时，肯定会有助于与低盐或现实无盐系统的实验比较。
2011-05-05 cond-mat.soft
Mechanical aging and non-linear rheology of concentrated colloidal suspensions: experimental facts and simple models
许多胶体系统在浓缩时表现出非常非牛顿的和固体状的行为，一个显著的特征是屈服应力的出现。在回顾了胶体颗粒之间相互作用的一些基础知识之后，我提出了一些在这些系统中常见的实验事实：老化和非线性流变学。一个简单的唯象模型，然后介绍，其中的局部状态的系统是由一个单一的标量参数，流动性。我继续在这些系统中的一些异构流的意见。这些笔记并不打算成为一个全面的评论，读者是直接为进一步阅读的参考
2003-03-20 cond-mat.soft
Electric double layer for spherical particles in salt-free concentrated suspensions including ion size effects
胶体颗粒周围的平衡双电层（EDL）决定了悬浮液在各种静态或交变外场下的响应。理想的无盐悬浮液是由带电的胶体颗粒和由带电机制释放的离子反电荷组成的。现有的宏观理论模型可以通过将不同的离子效应通常被忽略在以前的平均场方法，这是基于泊松-玻尔兹曼方程（PB）的改进。离子的有限尺寸的影响似乎是相当有前途的，因为它已被证明可以预测像电荷反转这样的现象，这已经超出了经典PB近似的范围。在这项工作中，我们数值计算得到的表面电势和周围的反离子浓度分布的带电粒子在一个浓缩的无盐悬浮液校正的有限大小的反离子。结果表明，在每个粒子的体积分数，特别是当一个区域的最接近的反离子的粒子表面被认为是中等到高的粒子电荷的这种修正的重要性。我们的结论是，有限的离子尺寸的考虑服从新的理论模型的发展，研究非平衡性质的浓缩胶体悬浮液，特别是无盐的小，高电荷粒子。
2011-02-17 cond-mat.soft
Short-time diffusion in concentrated bidisperse hard-sphere suspensions
基于Beenakker和Mazur的方法[Physica 120 A，388（1983）& 126 A，349（1984）]，用Stokesian动力学（SD）计算机模拟和胶体短时动力学的半解析理论方案研究了双分散布朗硬球悬浮液中的扩散。两种硬球悬浮在过阻尼粘性溶剂中，介导所有颗粒之间的突出的流体动力学相互作用。在一个全面的参数扫描，涵盖各种包装分数和悬浮液组成，我们采用数值精确的SD模拟计算的初始扩散松弛的密度调制在布朗时间尺度，量化的部分流体动力学函数。Beenakker和Mazur的$δγ$ -计划单分散悬浮液的修订版本被发现表现出令人惊讶的良好的准确性，当简单的重新缩放的法律被调用在其应用于混合物。因此，修改后的$δγ$计划预测流体动力学函数与我们的SD模拟结果非常吻合，从非常稀的限制高达高达$40\%$的包装分数的所有密度。
2014-10-31 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
The rheology of concentrated suspensions of arbitrarily-shaped particles
我们提出了一个改进的有效介质理论，以获得在任意体积分数的颗粒悬浮液的粘度的浓度依赖性。原则上，我们的方法可以应用于任何颗粒形状，只要在稀释极限下的特性粘度是已知的，并且颗粒不会太长。该程序允许构建一个连续介质模型，其中粒子之间的相关性通过有效体积分数引入。我们已经使用球体、椭圆体、圆柱体、哑铃和其他复杂形状测试了该过程。在硬球形颗粒的情况下，我们的表达式大大改善了以前的模型，如广泛使用的Krieger-Doughnut关系。最终获得的表达式的粘度尺度与有效体积分数，并显示出显着的协议与实验和数值模拟在各种各样的情况。
2010-05-31 cond-mat.soft
Cooking crystalline candies and the ductile to brittle transition in concentrated suspensions
The University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Edinburgh Complex Fluids Partnership（爱丁堡复杂流体伙伴关系）
研究通过制作糖晶体与水-蛋白质-脂肪基质的糖果，揭示了非布朗悬浮液中塑性到脆性转变现象，发现固体体积分数增加导致材料从流体到塑性固体再到脆性固体的转变。
2026-05-07 cond-mat.soft
Dynamic Wetting by Concentrated Granular Suspensions
研究通过改变粒子间相互作用，探讨浓悬浮液中非牛顿流变学对接触线动态润湿的影响。
2025-12-27 cond-mat.soft
Correlations, mean-field limits, and transition to the concentrated regime in motile particle suspensions
本文通过大规模模拟研究游泳粒子悬浮体的集体行为，发现低浓度下符合平均场理论，高浓度下出现胞状流动和转动主导的新行为，揭示了稀平均场模型的局限。
2025-05-23 cond-mat.soft
Role of liquid driving on the clogging of constricted particle suspensions
迫使非粘性颗粒的致密悬浮液通过收缩部可能导致连续流动、间歇流动或流动的无限期中断，即，木屐。虽然在这样的系统中最重要的（和明显的）控制参数之一是颈-颗粒尺寸比，但液体驱动方法的作用不是那么明显。一方面，广泛分布的体积控制系统在最终堵塞时导致压力和局部液体速度增加。另一方面，压力控制系统导致当堵塞发生时通过收缩部的流量减少。因此，问题的根源在于颗粒间液体流动和流体动力对阻挡颗粒通过收缩部输送的拱形的形成和稳定性的作用。在这项工作中，我们实验分析的非粘性颗粒的悬浮液在经历间歇性制度，其中他们是最敏感的参数变化的通道。通过探索逮捕时间和排放颗粒的统计分布，我们惊讶地发现，非粘性悬浮液通过收缩的运输实际上遵循“更慢更快”的原则，在某些条件下。
2022-05-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Impact of polyelectrolyte adsorption on the rheology of concentrated Poly(N-Isopropylacrylamide) microgel suspensions
研究了三种水溶性聚电解质对浓缩PNIPAm微凝胶悬浮液流变性的影响，发现PE的电荷符号、浓度和疏水性在温度高于体积相变温度时显著改变凝胶网络强度，揭示了静电作用在热敏微凝胶中的关键调控作用。
2023-05-20 cond-mat.soft
Jamming, two-fluid behaviour and 'self-filtration' in concentrated particulate suspensions
本文研究了高体积分数$Φ$硬球胶体悬浮液在压力梯度作用下通过缩颈的流动。在颗粒尺寸依赖性极限$Φ_0$以上，直接显微镜观察表明在流动过程中发生堵塞和解除堵塞--流体转化为固体，反之亦然。我们表明，这样的堵塞流产生的胶体浓度减少$Φ_{x}$下游的收缩。我们提出，这种“自过滤”效应是系统的颗粒部分的堵塞和液体部分（即溶剂）通过堵塞的固体的孔的持续流动的组合的结果。因此，我们链接的概念，堵塞在胶体和颗粒介质与“双流体”的浓缩悬浮液流动的图片。根据Osborne Reynolds关于颗粒材料膨胀的原始实验，对结果进行了讨论。
2003-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Linear and Nonlinear Viscoelasticity of Concentrated Thermoresponsive Microgel Suspensions
这是一个综合的实验和理论研究的动力学和流变性的自交联，轻微充电，温度响应性软聚（N-异丙基丙烯酰胺）（pNIPAM）微凝胶在很宽的浓度和温度范围内跨越急剧变化的粒度和分子间相互作用在较低的临界溶解温度（LCST）。粘弹性的显着，非单调的变化与温度，与独特的浓度依赖性在稠密的流体，玻璃，和软堵塞的状态。出于我们的实验观察，我们制定了一个极简模型的尺寸依赖性的一个单一的微凝胶颗粒和粒子间的相互作用的变化，从纯粹的排斥吸引加热时。使用微观平衡和随时间变化的统计力学理论，理论预测与实验测量的剪切模量进行定量比较。良好的协议被发现的非单调的温度行为，起源作为减少微凝胶包装分数和增加interparticle吸引力之间的竞争的结果。可测试的预测，如屈服应力和应变的非线性流变性能。据我们所知，这是第一次尝试以统一的方式定量了解跨越广泛的温度和浓度范围的致密的温度响应性微凝胶悬浮液的粘弹性。
2021-03-03 cond-mat.soft
Dipolophoresis in concentrated suspensions of ideally polarizable spheres
利用大规模数值模拟方法，分析了在非线性电动现象影响下，理想极化球形颗粒在浓悬浮液中的动力学行为。粒子被假定为不携带净电荷，并被认为经历介电泳和诱导电荷电泳的组合，称为偶极电泳。已知混沌运动和由此产生的流体动力学扩散由诱导电荷电泳驱动，诱导电荷电泳主导介电电泳。高达体积分数$ϕ\approx 35\%$，颗粒动力学似乎是阻碍了排除体积与浓度的相互作用的大小的增加。然而，一个非平凡的悬浮液行为中观察到的集中制度，其中的流体动力学扩散率开始增加与体积分数在$ϕ\approx 35\%$达到局部最大值之前，然后急剧下降，接近随机紧密堆积。类似的非平凡的行为中观察到的流体动力学扩散的非平凡行为的体积分数周围的粒子速度和数量密度波动。我们解释这些非平凡的行为作为一个结果的粒子接触，这是相关的粒子配对的主导机制。根据接触的性质，颗粒接触被分为吸引和排斥两类，特别地，强排斥接触在$ϕ> 20\%$处变得占主导地位。此外，这种转变是可见的对分布函数，这也揭示了在集中制度的悬浮液微观结构的变化。看来，强大的和大规模的排斥接触，沿垂直于电场的方向，促进非平凡的悬浮液中观察到的集中制度的行为。
2019-07-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Correlated particle dynamics in concentrated quasi-two-dimensional suspensions
本文从理论和实验两方面研究了悬浮液浓度对悬浮液中颗粒横向运动的影响。尽管相关性的范围很大（随着粒子间距离r的增大而衰减为1/r^2），但浓度效应只存在于粒子间距离较短的情况下，在这种情况下，静态对相关性是不均匀的。这是在鲜明的对比与流体动力学筛选存在于无约束悬浮液中的效果，其中增加的浓度改变的大距离相关的前因子。
2005-11-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Near-Wall Dynamics of Concentrated Hard-Sphere Suspensions: Comparison of Evanescent Wave DLS Experiments, Virial Approximation and Simulations
在这篇文章中，我们报告的近壁动力学的悬浮胶体硬球在很宽的体积分数范围内的研究。我们提出了一个彻底的比较实验数据与预测的基础上的维里近似和模拟结果。我们发现，维里方法描述的实验数据合理以及高达体积分数的$ϕ=0.25$，这为我们提供了一个快速和廉价的工具，用于分析和预测的倏逝波DLS数据。在此基础上，我们提出了一种新的方法来评估近壁自扩散在高密度。在这里，我们定性地证实了早期的结果[Michailidou等人，物理学评论快报，2009，102，068302]，这表明与体动力学相比，多颗粒流体动力学相互作用由于壁的存在而以增加的体积分数减小。除了这一发现，我们表明，这种减少是不同的粒子运动正常和平行的墙壁。
2015-07-02 cond-mat.soft
Rheology of concentrated suspension of fibers with load dependent friction coefficient
本研究通过直接数值模拟，发现接触应力和载荷相关摩擦主导浓缩柔性纤维悬浮液粘度，且堵塞体积分数随长径比和粗糙度增加而降低。
2025-01-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electric double layer of colloidal particles in salt-free concentrated suspensions including non-uniform size effects and orientational ordering of water dipoles
悬浮液在各种静态或交变外场下的响应强烈地依赖于悬浮液中胶体颗粒周围的平衡双电层。无盐悬浮液的理论模型可以通过将非均匀尺寸效应和水偶极子的取向排序忽略在以前的平均场方法，这是基于泊松-玻尔兹曼方法。我们的模型包括非均匀的尺寸效应和水偶极子的取向有序似乎有相当有前途的效果，因为该模型可以预测的现象，如一个沉重的下降，相对介电常数的悬浮液和反分层附近的高电荷胶体颗粒。在这项工作中，我们数值计算得到的电势，反离子浓度和相对介电常数周围的带电粒子在浓缩无盐悬浮液校正的非均匀尺寸效应和取向有序的水偶极子。结果表明，这种修正的价值，中等到高的粒子电荷在每一个粒子的体积分数。我们的结论是，非均匀的尺寸效应和取向有序的水偶极子是必要的新的理论模型的发展，研究在浓胶体悬浮液中的非平衡特性。
2022-02-10 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Viscoelasticity and shear flow of concentrated, non-crystallizing colloidal suspensions: Comparison with Mode-Coupling Theory
我们提出了一个全面的流变学研究的热敏颗粒分散在水中的悬浮液。这些颗粒的体积分数可以通过系统的温度以连续的方式调节。由于颗粒的有限多分散性（标准偏差：17%），结晶被抑制并且没有流体-晶体转变介入。因此，在线性粘弹性状态下的模量$G'$和$G"$以及流动曲线（剪切应力$σ(\dotγ)$作为剪切速率$\dotγ$的函数）可以在流体区域中直到玻璃化转变附近测量。此外，可以在8个数量级的剪切速率范围内获得流动曲线，而可以测量跨越9个数量级的$G'$和$G"$。特别强调精确测量到最小的剪切速率/频率。它表明，模式耦合理论广义的集成通过瞬态框架提供了一个完整的描述的流动曲线，以及与一组定义良好的参数的浓悬浮液的粘弹性行为。
2008-10-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Yielding and flow in aggregated particulate suspensions
本文结合新实验数据检验强黏性颗粒凝胶的抗压本构模型，指出其弹塑性二元性需同时纳入浓度依赖的非线性弹性与壁面脱黏塑性。
2023-04-26 cond-mat.soft
Dynamic clustering and re-dispersion in concentrated colloid-active gel composites
本文用计算机模拟方法研究了胶体颗粒在活性凝胶中的准二维浓悬浮动力学。值得注意的是，我们发现，即使在没有任何优先锚定的活性纳米导向剂在颗粒表面的活性诱导胶体的动态聚类。当存在这样的锚定时，主动应力反而与弹性力竞争，并重新分散在被动胶体-液晶复合物中观察到的聚集体。我们的准二维“逆”分散体的被动颗粒在主动流体（相对于更常见的“直接”悬浮液的被动流体中的主动颗粒）提供了一个有前途的路线走向新的软材料的自组装。
2019-10-10 cond-mat.soft
Rotational and translational self-diffusion in concentrated suspensions of permeable particles
在我们最近的工作中，均匀多孔胶体球与排除体积相互作用的浓悬浮液，各种短期的动力学性质进行了计算，除了旋转自扩散系数。本文件包括了这一缺失的数量。采用精确的水动力多极模拟方法，计算了可渗透颗粒浓悬浮液的旋转自扩散系数。结果是颗粒体积分数高达45%，并为广泛的渗透率值。从模拟结果和早期的一阶维里系数的结果，我们发现，可渗透的球体的旋转自扩散系数可以缩放到相应的系数相同大小的不可渗透的颗粒。我们还表明，类似的缩放适用于平移自扩散系数考虑较早。从标度关系出发，得到了浓缩体系中转动和平动自扩散系数的精确解析近似，这对可渗透粒子扩散的实验分析是有用的。对可渗透颗粒旋转扩散的模拟结果表明，旋转自扩散系数与高频粘性之间的广义Stokes-Einstein-Debye关系并不成立。
2011-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Charge fluctuations in charge regulated systems: dependence on statistical ensemble
本文研究浓悬浮液中纳米颗粒电荷涨落对统计系综的依赖性，发现系综选择不影响平均电荷但显著改变涨落幅度，并影响 Kirkwood-Shumaker 涨落诱导力，强调应根据实验条件选择合适系综。
2023-05-16 cond-mat.soft
Deformation upon impact of a concentrated suspension drop
我们研究了板和一滴非胶体固体颗粒悬浮在牛顿液体中的影响，特别注意的情况下，当颗粒的体积分数，$ϕ$，是接近-甚至超过-的临界体积分数，$ϕ_c$，在该悬浮液的稳定有效粘度发散。我们使用特定的浓度方案以及准确测定每滴的$ϕ$，并测量不同液体粘度、冲击速度和颗粒尺寸的变形$β$。在低体积分数下，发现$β$密切遵循有效的牛顿行为，我们通过记录高粘度牛顿液滴的低变形极限和表征我们悬浮液的有效剪切粘度来确定。相比之下，尽管有效牛顿方法预测$β$在$ϕ_c$处消失，但对于$ϕ>ϕ_c$观察到有限变形。这种有限变形仍然由悬浮液粘度控制，并随着颗粒尺寸的增加而增加，这表明颗粒相的粘性是接近和高于$ϕ_c$的耗散过程的关键因素。
2020-03-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscosity of Cohesive Granular Flows
粘性颗粒材料，如湿沙、雪和粉末，可以像粘性液体一样流动。然而，在这样的非热颗粒流体的动量输运的基本机制是难以捉摸的。其结果是，现有的模型内聚颗粒粘度仍然是唯象的和有争议的。在这里，我们使用离散元模拟平面剪切流来测量粘性颗粒材料的粘度，同时调整颗粒间粘附的强度。我们建立了两个粘附相关的，无量纲的数字控制其粘度。这些数值将断开键所需的力和能量与流中的特征应力和动能进行比较。这推进了普遍接受的观点，即只有一个无量纲数可以控制粘附的效果。由此产生的标度律捕捉强，非牛顿的粘度变化，统一了几个现有的粘度模型。然后，我们直接将这些粘度变化与流动微观结构和接触网络中的粘附诱导的修改联系起来。这一分析揭示了存在两种模式的动量传输，涉及颗粒微加速度或平衡的接触力，并表明粘附只影响后者。这推进了我们对颗粒材料和其他软材料（如乳液和悬浮液）的流变模型的理解，这些模型也可能涉及颗粒间的粘附力。
2020-10-07 cond-mat.soft
Persistence of Coffee-Ring Deposits in Concentrated Suspensions of Anisotropic Colloids
Department of Physics, Brandeis University（布兰迪斯大学物理系）；Department of Physics and Astronomy, Northwestern University（西北大学物理与天文学系）；Applied Mathematics and Statistics, Colorado School of Mines（科罗拉多矿业大学应用数学与统计学系）
研究发现咖啡环形成受颗粒沉降速度与蒸发界面速度比控制，而非颗粒各向异性，为抑制不均匀沉积提供新见解。
2026-04-23 cond-mat.soft
Void structure and cage dynamics in concentrated suspensions
我们分析了模拟高浓度硬球胶体悬浮液的结构和动力学的计算的基础上的空隙空间。我们表明，远程，一个量测量的规模的空间，是有用的，在研究结晶，因为有序的粒子涉及的变化方式空的空间分布。远程计算还允许系统分解成介观邻居集：在这些邻居集的平均远程和局部体积分数的统计数据显示，核形成在局部较高的浓度，即成核涉及增加系统的异质性。充分结晶的结果在转换的邻居集平均距离分布的指数形式。在邻居集的局部体积分数的时间波动揭示了显着的细节的动态，包括突然膨胀和压缩的局部区域：导致更清晰的图像的物理组成部分的“笼”动态的胶体玻璃。
2005-11-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-monotonic Rheology and Stress Heterogeneity in confined Granular suspensions
该研究系统探究边界约束对稠密颗粒悬浮液剪切增稠流变的影响，发现高受限条件下的非单调流动曲线，结合原位应力观测揭示其与应力非均质性的关联，为调控悬浮液流变特性提供了新思路。
2024-05-29 cond-mat.soft
On the absence of structure factors in concentrated colloidal suspensions and nanocomposites
本文通过逆向蒙特卡罗模拟研究了浓缩聚合物纳米复合材料中结构因子缺失（S(q)=1）的现象，发现高浓度下仅高多分散性可实现此状态，且吸引力相互作用与多分散性的结合使体系达到几乎“无结构”状态。
2023-10-23 cond-mat.soft
Effective charges and virial pressure of concentrated macroion solutions
胶体悬浮液的稳定性在各种各样的过程中是至关重要的，包括光子材料和生物组装支架的制造。悬浮带电胶体的电解质的离子强度被广泛用于控制胶体悬浮液的物理性质。广泛使用的两体Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）方法可以定量分析胶体颗粒之间的有效静电力。DLVO将包围颗粒的离子双层与它们的有效静电排斥联系起来。然而，双电层在高宏离子体积分数下是扭曲的。因此，DLVO不能描述浓悬浮液中出现的多体效应。我们发现，这个问题可以在很大程度上解决，通过确定有效的点电荷的宏离子使用细胞理论。这种外推点电荷（EPC）方法以一致的方式分配有效点电荷，考虑到在任何浓度下高电荷大离子的排除体积，从而自然地在无盐和添加盐条件下都占高体积分数。我们提供了一个有效的对势的解析表达式，并验证EPC方法通过比较分子动力学模拟的大离子和单价微离子，通过库仑势相互作用的大离子通过衍生的EPC有效电位相互作用的模拟。模拟再现了大离子-大离子空间相关性和用EPC模型得到的维里压力。我们的研究结果提供了一条路线，涉及物理性质，如压力系统的屏蔽库仑粒子的实验测量。
2015-07-15 cond-mat.soft
Granular front formation in free-surface flow of concentrated suspensions
颗粒锋是一种常见的现象，但无法解释出现在重力驱动的自由表面流动的浓悬浮液。它们通常被认为是流体对流与颗粒尺寸偏析相结合的结果。然而，由均匀尺寸的颗粒组成的悬浮液也会形成颗粒前沿。在一个大的旋转鼓内，产生一个静止的再循环雪崩。流动材料是从高岭土-水分散体获得的粘塑性流体与比流体更致密的球形陶瓷颗粒的混合物。目标是模拟许多常见的颗粒流体材料的组成，如新鲜混凝土或泥石流。在这些材料中，颗粒相和流体相由于颗粒沉降而具有分离的自然趋势。然而，通过由滚筒的旋转引起的剪切，诱导相的重组，导致颗粒前沿的形成。通过调整材料属性和滚筒速度，可以控制这种现象。该设置在数值环境中重现，其中流体通过格子玻尔兹曼方法求解，粒子使用离散单元方法明确表示。模拟证实了实验的结果，并提供了内部机制的见解。比较颗粒沉降的时间尺度与颗粒回流的时间尺度，定义了一个无量纲数，并发现它在预测颗粒前沿的形成方面是有效的。
2015-02-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The effect of premature wall yield on creep testing of strongly-flocculated suspensions
测量粘性悬浮液的屈服往往受到测量表面滑移的阻碍。本文介绍了蠕变数据的强烈絮凝悬浮液获得使用杯中叶片工具与不同的杯叶片直径比。这三种悬浮液是在其等电点聚集的二氧化钛和氧化铝以及聚合物絮凝的氧化铝。目的是找到直径比，其中杯壁处的滑动或过早屈服对瞬态行为没有影响。大直径比的结果显示出容易理解的材料行为，包括在低应力下的线性粘弹性、接近屈服的应变软化、在一定应力范围内的时间依赖性屈服，然后是粘性流动。然而，在小比率几何形状中的测试显示出更复杂的响应。归因于杯壁的影响包括延迟软化、滑动、多次屈服和粘滑事件以及非定常流动。结论是，髋臼杯必须相对较大，以消除壁伪影。直径比为3在实践中是足够的，尽管最小比率必须取决于材料。
2015-01-23 cond-mat.soft
Particle-scale modeling of the drying characteristics of colloidal suspensions
本研究构建颗粒尺度模型，结合朗之万动力学模拟与渗透阻力评估，揭示颗粒间吸引性相互作用形成聚集体可抑制干燥速率下降，为预测和控制胶体悬浮液干燥特性提供途径。
2022-01-31 cond-mat.soft
Viscoelastic properties and flow instabilities of aqueous suspensions of cellulosic fibers
浓缩的木质纤维素生物质悬浮液的加工通常涉及将纤维素转化成糖和将糖转化成乙醇。生物质通常经过预处理（即通过粉碎，蒸汽爆破等）。以形成细纤维素纤维，所述细纤维素纤维将被分散到水相中用于进一步处理。所得纤维素悬浮液需要加压并泵入和泵出各种加工容器，而不允许产生通常与分层相关的流动不稳定性，即，纤维素生物质与水相的分离。在此，证明了以0.5wt%的相对低的浓度使用胶凝剂羟丙基瓜尔胶（HPG）显著影响纤维素悬浮液的粘弹性材料功能的发展，并改善了纤维素纤维在水相中的分散混合。这导致流动不稳定性和相关的分层效应的减少，这是无处不在的观察过程中的纤维素悬浮液的加压Poietille和压缩挤压流。
2019-03-18 cond-mat.soft
S-Shaped Flow Curves of Shear Thickening Suspensions: Direct Observation of Frictional Rheology
研究了简单球形颗粒浓悬浮液的流变行为。在受控应力下，该系统表现出S形流动曲线（应力与剪切速率），在低粘度牛顿制度和剪切增稠制度之间具有负斜率。在控制剪切速率下，观察到两种状态之间的不连续转变。用一种新的荧光探针进行的应力可视化实验表明，摩擦是剪切增稠的起源。应力可视化显示，如果施加介于高应力分支和低应力分支之间的应力，则系统中的应力保持均匀（无剪切带）。S形剪切增稠则是由于在增加应力时颗粒之间摩擦力网络的不连续形成。
2015-06-03 cond-mat.soft
Destabilization and phase separation of particle suspensions in emulsions
屈服应力流体在工业应用中被广泛用于捕获致密固体颗粒，可以使用浓乳液作为模型流体来研究。我们在实验中表明，颗粒沉降在乳液中不能预测的经典标准嵌入在屈服应力流体中的球体。发生相分离过程，其中形成液体层，并且通过乳液排水增强颗粒沉降。此外，乳液排水可以通过嵌入乳液中的颗粒的量来阻止或增强。开发了一个最小数学模型并在数值模拟中求解，以描述存在颗粒时的乳液排水，该模型与实验稳定性图和沉降动力学进行了比较。
2020-10-15 cond-mat.soft
Concentrated suspensions of Brownian beads in water: dynamic heterogeneities trough a simple experimental technique
布朗硬球在水中的浓悬浮液是理解软材料和过冷分子液体的玻璃态动力学的一个缩影。从实验的角度来看，这样的系统特别适合于容易地执行粒子跟踪，因此，是新的光学技术的基准，适用于初级粒子不能解决。微分方差分析（DVA）是这样一种新的技术，大大简化了表征的结构松弛过程的软玻璃材料，因为它是直接适用于数字图像序列的样品。DVA不仅成功地监测了平均动态，而且还监测了其时空波动，称为动态不均匀性。在这项工作中，我们研究了布朗珠在水中的稠密悬浮液的动力学，通过数字视频显微镜成像，通过使用DVA和单粒子跟踪。我们专注于两个常用的签名的动态异质性：动态磁化率，$χ_4$，和非高斯参数，$α_2$。通过直接比较这两个量，我们能够突出相同点和不同点。我们确认，$χ_4$和$α_2$提供定性相似的信息，但我们发现定量差异的缩放接近玻璃化转变的特征时间和长度尺度。
2019-04-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The zero-shear-rate limiting rheological behaviors of ideally conductive particles suspended in concentrated dispersions under an electric field
采用大规模数值模拟方法研究了理想导电颗粒悬浮液在电场中的流变行为。在电场的作用下，颗粒发生非线性电动现象，称为介电电泳，它是介电电泳和诱导电荷电泳的结合。对于理想的导电颗粒，悬浮液的动力学主要由诱导电荷电泳控制。为了表征悬浮液的流变特性，颗粒应力张量和颗粒压力的体积分数的范围内计算几乎随机紧密堆积。颗粒法向应力和颗粒压力表现出非单调的体积分数，特别是在集中制度。特别是，颗粒压力是积极的体积分数高达30\%，之后它变成负的，表明颗粒压力的性质的变化。并对用对分布函数和悬浮熵表示的微观结构进行了评价。可见的变化，在当地的微观结构似乎与非单调变化的颗粒法向应力和颗粒压力。这些非单调行为也与我们最近的研究中观察到的粒子配对动力学的主导机制的变化相关[Mirfendereski \& Park，J. Fluid Mech. \textbf{875}，R3（2019）]。最后，研究了约束对颗粒应力和颗粒压力的影响。据发现，颗粒压力的性质变化非常迅速，在高体积分数的限制水平的增加。这项研究应激励控制策略，充分利用这种悬浮系统的流变操纵的压力的不同变化的性质。
2020-11-06 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
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
Testing the Wyart-Cates model for non-Brownian shear thickening using bidisperse suspensions
有一个越来越多的共识，剪切稠化的浓缩分散体是由应力引起的摩擦接触的形成驱动。这种现象的Wyart-Cates（WC）模型，其中接触的微观物理仅通过摩擦接触的分数$f$进入，可以成功地拟合弱多分散球体悬浮液的流动曲线。然而，它对“现实生活”、多分散悬浮液的有效性尚未得到认真的测试。通过对球的双分散混合物进行系统的模拟，我们表明，WC模型只适用于单分散的限制和失败时，大量的双分散性引入。我们追踪失败的模型，它无法区分大-大，大-小和小-小摩擦接触。通过拟合我们的数据，使用多分散类似物的$f$，分别取决于这些接触类型的每一个的分数，我们表明，剪切增稠的WC图片是不完整的。模型剪切增稠悬浮液的系统实验证实了我们的研究结果，但突出的重要挑战，严格测试WC模型与真实系统。我们的研究结果提出了新的问题的微观物理增稠的单分散和多分散系统。
2019-11-26 cond-mat.soft
Rheology of a concentrated suspension of spherical squirmers: monolayer in simple shear flow
一个集中的，垂直单层相同的球形蠕动，这可能是底部重，并受到线性剪切流，模拟计算两种不同的方法：斯托克斯动力学，和润滑理论为基础的方法。惯性可以忽略不计。目的是计算有效剪切粘度，并且在可能的情况下，计算法向应力差作为球体面积分数$ϕ$、蠕动参数$β$的函数（与蠕动者的主动应力波与其游动速度的比率成比例），游动速度与剪切流的典型速度的比率$Sq$，底部重度参数$G_{bh}$，剪切流与水平线形成的角度$α$，以及两个参数，这两个参数定义了在计算上需要的排斥力，以防止当它们的距离小于临界值$εa$时蠕动体重叠，其中$ε$非常小，而$a$是球体半径。斯托克斯动力学方法允许计算$ϕ$值至$0.75$值的流变学量;润滑理论方法可用于计算$ϕ> 0.5$。这项工作的一个主要发现是，尽管有非常不同的假设，两种方法的计算给出重叠的结果作为$ϕ$的函数的粘度范围$0.5 < ϕ< 0.75$。这表明，润滑理论，仅基于近场相互作用，包含了大部分相关的物理，并考虑到更远的粒子比最近的相互作用是不必要的描述占主导地位的物理。
2020-04-29 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Suspensions of small ultra-soft colloids remain liquids in overcrowded conditions
本研究通过散射与流变学实验发现，超软胶体悬浮液因高可压缩性，在过度拥挤条件下仍无动态停滞且粘度不发散，保持液态。
2025-08-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Mixtures of foam and paste: suspensions of bubbles in yield stress fluids
我们研究了泡沫和膏体的混合物的流变行为，它可以被描述为气泡在屈服应力流体中的悬浮液。模型系统是通过混合单分散水性泡沫和浓乳液设计的。悬浮液的弹性模量随气泡体积分数的增加而减小。当弹性毛细管数（定义为糊剂弹性模量与气泡毛细管压力的比率）高时，这种降低变得更加尖锐，这说明了与糊剂相比气泡的软化。相比之下，大多数研究材料的屈服应力不会因气泡的存在而改变。它们的塑性行为由塑性毛细管数决定，塑性毛细管数定义为糊状物屈服应力与气泡毛细管压力的比率。在低塑性毛细管数值，气泡表现为不变形的夹杂物，我们预测，悬浮液无量纲屈服应力应保持接近统一。在大的塑料毛细管数值，我们观察到气泡破裂混合过程中：气泡变形剪切。最后，在最高的气泡体积分数，屈服应力突然增加：这被解释为一个“泡沫屈服应力流体”制度，这发生时，膏介观本构要素被强烈限制在膜之间的气泡。
2013-03-21 cond-mat.soft
Aggregates relaxation in a jamming colloidal suspension after shear cessation
本文用斑点可见度光谱法研究了剪切增稠浓胶体悬浮液中可逆聚集体的形成。Dixon和D.J.Durian，Phys.Rev.Lett. 90，184302（2003）]。在堵塞状态下观察到颗粒聚集体的形成，并且监测剪切停止后它们的松弛作为所施加的剪切应力的函数。当施加较大的应力时，聚集体的松弛时间增加。已经提出了几种现象来解释这种行为：增加的聚集体尺寸和体积分数，或更紧密的聚集体中的颗粒的包装。
2005-12-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Fluid Flows Created by Swimming Bacteria Drive Self-Organization in Confined Suspensions
已知游动微生物和其他形式的活性物质的浓缩悬浮液在比单个能动单元大的尺度上显示复杂的、自组织的时空模式。尽管进行了深入的实验和理论研究，但仍不清楚游泳细胞产生的流体动力学流动（而不是它们之间的纯粹空间相互作用）在多大程度上驱动了自组织。本文利用最近发现的\textit{B. subtilis}受限悬浮液中的螺旋涡态来详细研究这一问题。这些实验表明，如果薄圆柱形腔室中的约束半径低于临界值，则悬浮液将自发地形成由反向旋转的细胞边界层包围的稳定的单涡旋状态，其中涡旋内具有螺旋细胞取向。然而，螺旋漩涡中鞭毛的方向以及细胞的游动方向还不清楚。在这里，使用一个快速的模拟方法，捕捉定向细胞和细胞流体相互作用的离散颗粒系统的极小模型，我们预测的惊人的，违反直觉的结果，在集体产生的流体运动的存在下，螺旋涡流内的细胞实际上游泳上游对这些流量。这是证实了新的实验报告在这里，其中包括测量鞭毛束的方向和细胞跟踪的自组织状态。这些结果突出了微生物浓缩悬浮液中细胞取向和流体动力学流动之间的复杂相互作用。
2014-07-14 cond-mat.soft physics.bio-ph 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
