Memory-induced alignment of colloidal dumbbells
本研究通过实验与理论探究黏弹性流体中胶体哑铃的瞬态反冲动力学，发现流体弛豫引发的角度重取向及垂直驱动方向时的涨落放大阻挫态，结果与朗之万描述和微观浴棒模型吻合，为不对称物体在黏弹性流体中的运动研究提供参考。
2023-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-Assembly of Patchy Colloidal Dumbbells
我们采用蒙特卡罗模拟研究了通过修正的Kern-Frenkel势相互作用的块状哑铃胶体的自组装，通过探测系统的浓度和哑铃形状。我们考虑哑铃组成的一个有吸引力的球的直径$σ_1$和一个排斥球的直径$σ_2$和中心到中心的距离$d$之间的领域。对于三种不同的尺寸比，我们研究了两个球之间不同间距$l = 2d/(σ_1+σ_2)$的自组装结构。特别是，我们专注于可以从均匀流体组装的结构，因为这些可能是在实验中感兴趣的。我们使用簇序参数来分类所形成的结构的形状。当球的大小几乎相等时，$q=σ_2/σ_1=1.035$，我们发现，在增加$l$，球形胶束转化为细长胶束，并最终囊泡和双层。对于尺寸比$q=1.25$，我们观察到一个连续可调的过渡，从球形到细长的胶束时，增加球分离。对于尺寸比$q=0.95$，我们发现双层和囊泡，加上多面体和液滴。我们的研究结果确定了关键参数，以创建有吸引力的哑铃在实验中的胶体囊泡。
2014-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structure and phase behavior of colloidal dumbbells with tunable attractive interactions
本文在分子流体的参考相互作用位点模型（RISM）理论和蒙特卡罗模拟的框架下研究了哑铃胶体的热力学和结构性质。我们考虑了两种不同的模型：在第一种方案中，我们在组成分子的两个相切球体上设置相同的方阱吸引（SW-SW模型）;在第二种方案中，方阱相互作用之一被关闭（HS-SW模型）。这两种模型的物理性质之间出现了明显的差异。具体而言，SW-SW结构因子$S(k)$的$k \to 0$行为表明存在气液共存，如随后的流体相平衡计算所证实的。相反，HS-SW $S(k)$产生低- $k$峰，表明存在聚集体;这种过程使气-液相分离不稳定，在低温下促进簇相的形成，簇相的结构取决于系统密度。我们进一步研究这种差异，通过研究一系列的中间模型，从原来的SW SW逐步减少一个方井相互作用的深度获得的相行为。RISM结构预测积极地再现了模拟数据，包括SW-SW模型中的$S(k \to 0$的上升和HS-SW结构因子中的低$k$峰。至于相行为，RISM同意蒙特卡罗模拟预测的气液共存的SW-SW模型（虽然临界参数似乎高估的理论）和它的逐步消失走向HS-SW模型。
2013-10-16 cond-mat.soft
Cluster formation and phase separation in heteronuclear Janus dumbbells
我们最近研究了由两个相同的相切硬球构成的模型胶体哑铃的相行为，其中第一个球被有吸引力的方阱相互作用包围（Janus dumbbells，Munaubert G等人2014软物质10 5269）。在这里，我们通过在模型中引入硬核直径的尺寸不对称性来扩展我们先前的分析，并研究由此获得的富集相场景。通过采用标准的蒙特卡罗模拟，我们表明，在这样的“异质Janus哑铃”一个较大的硬球网站促进集群的形成，而在相反的条件下，气-液相分离发生，与中间不对称的两个阶段的行为可能会竞争的一个狭窄的间隔。此外，一些特殊的几何安排，如lamantum，观察到只有周围的完美对称的情况。一个定性的协议，发现与最近的实验结果，它表明，在异质二聚体的分子表面的粗糙度导致形成的胶态胶束。
2014-12-04 cond-mat.soft
Crystal nucleation of colloidal hard dumbbells
利用计算机模拟，我们研究了胶体硬哑铃悬浮液中的均匀晶体成核。自由能垒由蒙特卡罗模拟使用伞形采样技术确定。我们计算的成核率的塑性晶体和非周期性的晶体相使用的动力学前因子，确定从事件驱动的分子动力学模拟。我们发现很好的协议，从自发成核事件中观察到的事件驱动分子动力学模拟的误差范围内的一个数量级的成核率。我们研究了哑铃的长径比对塑性和非周期晶相形核的影响，并确定了临界晶核的结构。此外，我们发现，对齐的CP1晶相的成核强烈抑制在低过饱和度和高过饱和度的缓慢动力学的高自由能势垒。
2010-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Raspberry Model for Hydrodynamic Interactions Revisited. I. Periodic Arrays of Spheres and Dumbbells
所谓的“乌藨子”模型是指用于模拟胶体颗粒悬浮液动力学的混合格子-玻尔兹曼和朗之万分子动力学方案，最初由[V. Lobaskin和B. Dünweg，New J.Phys.6，54（2004）]，其中离散表面点用于实现流体-颗粒耦合。该技术已被用于许多胶体行为的模拟研究。然而，在使用这种模式方面存在一些基本问题。在本文中，我们研究的准确性与树莓方法是能够重现斯托克斯水平的流体动力学相互作用相比，在简单的立方晶体中的固体球体的解析表达式。为此，我们考虑传统上用于建立这些属性的数值实验的质量，我们讨论了它们的缺点。我们发现，有一个简单的树莓模型复制的平移和旋转的流动性之间的差异，并提出了一种方法来解决这个问题，通过增加内部耦合点。最后，我们研究了一个非凸的形状，即一个胶体哑铃，并表明，填充乌藨子模型复制所需的流体动力学行为在散装这个更复杂的形状。我们的研究在[J. de Graaf，et al.，J. Chem.Phys.143，084107（2015）]，其中我们考虑了两个平行板的限制几何形状中的乌藨子模型。
2015-10-08 cond-mat.soft
Colloidal Gels Tuned by Oscillatory Shear
我们研究微观结构和机械的变化，发生在振荡剪切流动和改造后停止流动的中间体积分数的胶体凝胶使用流变学和布朗动力学（BD）模拟。使用模型耗尽胶体-聚合物混合物，其包括添加非吸附性线性聚合物链的硬球胶体悬浮液。结果表明，三个不同的制度取决于振荡剪切的应变振幅。大的剪切应变幅度完全破坏结构，这导致流动停止后形成更均匀和更强的凝胶。中间的应变幅度致密的集群，并导致高度不均匀和弱凝胶。将凝胶剪切到甚至更低的应变幅度产生更少的异质性更强的固体。这三个制度的剪切连接到微观剪切引起的结构不均匀性。与定常剪切流的比较表明，后者不产生结构的不均匀性大的振荡剪切。因此，振荡剪切是一种更有效的方式来调整胶体凝胶的机械性能。此外，在大的应变振幅下预剪切的胶体凝胶表现出明显的非线性响应，其特征主要是由一个单一的屈服过程，而在那些在较低的速率下预剪切的两个步骤的屈服过程是促进由于高度异质结构的创建。
2017-07-10 cond-mat.soft
Multi-particle collision dynamics modeling of viscoelastic fluids
为了用介观流体力学方法研究粘弹性流体的流变特性，建立了一种适用于简谐哑铃型流体的多粒子碰撞动力学模型。该算法由交替的流和碰撞步骤。谐波相互作用的优点在于，可以解析地执行流动步骤中的运动方程的积分。因此，该算法在计算上与牛顿流体的原始MPC算法一样有效。碰撞步骤与原始MPC方法相同。所有的颗粒都被限制在两个相对运动的固体壁之间，因此可以研究稳定和振荡的剪切流。施加吸引壁势以在模拟箱中各处获得几乎均匀的密度。我们发现，无论是在稳定的和振荡的剪切流，边界层发展的壁面附近，具有较高的速度梯度比在散装。该层的厚度与平均哑铃形尺寸成比例。我们确定了零剪切粘度作为哑铃的弹性常数和平均自由程的函数。对于非常高的剪切速率，观察到非常弱的"剪切增稠“行为。此外，在振荡剪切中计算的存储和损耗模量，这表明在低和中等频率的粘弹性特性是一致的麦克斯韦流体行为。我们比较我们的结果与哑铃在溶液中的动力学理论，一般发现很好的协议。
2008-02-15 cond-mat.soft
Reversibility and hysteresis of the sharp yielding transition of a colloidal glass under oscillatory shear
眼镜的机械响应仍然难以理解。最近的研究结果表明，软玻璃的振荡流变学伴随着一个尖锐的非平衡转变的微观动力学。在这里，我们同时使用X射线散射和流变学来研究在胶体玻璃的振荡剪切中观察到的从各向异性固体到各向同性液体动力学的急剧对称性变化的可逆性和滞后性[D. V. Denisov，M. T.当湾，澳-地Struth，A. Zaccone和P. Schall，Sci. Rep. 5，14359（2015）]。我们使用应变扫描与增加和减少应变振幅表明，在类比平衡过渡，这种尖锐的对称性变化是可逆的，并表现出系统的频率依赖性滞后。使用非仿射响应形式主义的非晶态固体，我们表明，这些滞后效应产生的频率相关的非仿射结构笼重排在大应变。这些结果巩固了一阶振荡剪切过渡的性质，并通过测量和理论建模量化相关的滞后效应。
2016-03-16 cond-mat.soft
Oscillatory driven colloidal binary mixtures: axial segregation versus laning
使用布朗动力学的计算机模拟，我们表明，在相反的方向驱动的振荡外场的胶体的二元混合物表现出轴向偏析片垂直于驱动方向。分离效应仅在振荡频率和驱动强度的有限窗口中是稳定的，并且如果驱动力增加，则在驱动场的方向上由车道形成接管。在交叉制度中，观察到相对于驱动方向倾斜的带。可能的实验来验证轴向偏析进行了讨论。
2008-12-23 cond-mat.soft
Nonlinear response of dense colloidal suspensions under oscillatory shear: Mode-coupling theory and FT-rheology experiments
采用理论、实验和模拟相结合的方法，研究了稠密胶体悬浮液对大振幅振荡剪切流的非线性响应。与时间相关的应力响应计算使用最近开发的示意模式耦合型理论描述外部施加的流量下的胶体悬浮液。对于有限的应变振幅的理论产生的非线性响应，其特征在于显着的高次谐波的贡献。该理论的一个重要特点是预测一个理想的玻璃化转变在足够强的耦合，这是伴随着不连续的外观的动态屈服应力。对于所考虑的振荡剪切流，我们发现，屈服应力起着重要的作用，在确定的非线性的时间相关的应力响应。我们的理论研究结果得到了强烈支持的两个大振幅振荡（LAOS）实验（FT-流变学分析）的热敏核-壳颗粒分散在水中的悬浮液和布朗动力学模拟上进行的二维二元硬盘混合物。特别是，理论预测的非平凡值的指数管理的最终衰减的存储和损耗模量作为应变振幅的函数，这是非常符合模拟和实验。在所提出的示意性模型中的一组一致的参数实现了联合描述线性模量，非线性流动曲线和大振幅振荡光谱。
2010-10-13 cond-mat.soft
Water-induced self-oscillatory processes in colloidal systems by the example of instant coffee
通过早期开发的干燥液滴技术，已经发现速溶咖啡水溶液的干燥液滴的机械性能的缓慢的长期波动。波动的参数取决于稀释程度，不受溶液的额外散列的影响，通过盖子封闭并屏蔽外部电磁场[1-3]。在这里，我们比较了散装的物理化学和形态过程的动力学。我们观察到微观周期性的出现，生长，聚集和消失的球形空腔（直径50-250微米）在大部分的分散体，这是由商定的物理化学参数的胶体系统的波动。我们已经表明，这些球是巨大的水合物覆盖的液晶水周围的胶体颗粒。胶体体系中自由水和结合水（液晶）之间的相变是其物理化学性质波动的起搏器。这些变化受渗透压值的调节和协调。在低渗透压下，水合物覆盖物生长，迫使颗粒和离子进入主体;在高渗透压下，它们塌陷成小尺寸，降低渗透压。通过数学模型证实了自振荡过程的存在。
2016-10-25 cond-mat.soft
Curvature dynamics and long-range effects on fluid-fluid interfaces with colloids
我们调查的动力学相分离的二元流体，包含胶体哑铃锚定的流体-流体界面。广泛的格子玻尔兹曼浸没边界方法模拟表明，软哑铃的存在下，可以显着影响相分离流体之间的界面的曲率动力学，即使粗化动力学几乎不变。此外，我们的研究结果表明，曲率动力学表现出明显的非局部效应，这可能是利用新的软介观材料的设计。我们指出，检查的统计动力学的曲率可以揭示新的见解局部不均匀性的二元流体配置，作为哑铃的体积分数和纵横比的函数。
2022-01-19 cond-mat.soft
Time dependence in large amplitude oscillatory shear: a rheo-ultrasonic study of fatigue dynamics in a colloidal gel
我们报告的屈服应力材料，即有吸引力的炭黑颗粒制成的胶体凝胶，提交大振幅振荡剪切应力（LAOStress）的响应。在远低于其表观屈服应力的恒定应力幅下，凝胶显示疲劳并逐渐从弹性固体转变为粘性流体。应变响应、傅立叶光谱和李萨如图的时间分辨分析允许定义与凝胶的屈服和流化相关的两个不同的时间尺度$τ_w<τ_f$。流变学与超声成像的耦合进一步导致LAO应力响应的局部图像，其中凝胶首先在$τ_w$的壁处失效，然后经历涉及固体-流体共存的缓慢非均相流化，直到整个样品在$τ_f$为流体。在梯度和涡度方向上观察到空间不均匀性，并建议由周围的流化悬浮液侵蚀成宏观域的最初solidlike凝胶的碎片。
2014-01-14 cond-mat.soft
Entropy-Driven Phase Transitions in Colloidal Systems
本文分为两个独立的部分。在本论文的第一部分中，我们着重研究了胶体体系中成核的动力学途径。第二章简要介绍了成核的相关理论，经典成核理论然后在第三章中，我们研究了胶体的“最简单”模型系统中的晶体成核，即，单分散硬球系统，通过使用三种不同的模拟方法，即，分子动力学、前向通量采样和伞形采样模拟。随后，我们在第4章中将我们的模拟方法应用于更现实的胶体硬球系统。此外，我们还研究了由硬粒子组成的各种体系中的成核，即，硬哑铃（第5章）、硬棒（第6章）、硬胶体聚合物（第7章）和二元硬球混合物（第8章）。在本论文的第二部分，我们研究了几种胶体体系的相行为。在第九章中，我们研究了胶体硬超球的平衡相图，它的形状从立方体到八面体。我们在第10章研究了耗尽吸引力诱导的不对称斑片状哑铃胶束化。
2012-08-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Depinning dynamics of confined colloidal dispersions under oscillatory shear
在剪切作用下，强约束的胶体分散体可以表现出多种动力学现象，包括脱钉转变和复杂的结构变化。在这里，我们调查的行为，这种系统下的纯振荡剪切剪切速率$\dotγ(t) = \dotγ_0 \cos(ωt)$，因为它是一个常见的情况下，在流变实验。胶体的脱钉行为是从粒子水平上评估的轨迹，从过阻尼布朗动力学模拟。的数值方法是由一个有效的单粒子模型的基础上，在弱和强驱动的限制分析的补充。通过研究剪切速率振幅$\dotγ_0$和频率$ω$的宽谱，我们观察到完全钉扎和暂时的去钉扎行为。我们发现，临时脱钉发生的剪切速率振幅以上的频率依赖的临界振幅$\dotγ_0^\mathrm{crit}(ω)$，我们得到一个近似的函数表达式。在一定频率范围内，接近$\dotγ_0^\mathrm{crit}(ω)$时，建立时间会大幅增加。在$\dotγ_0^\mathrm{crit}(ω)$之上，我们进一步观察到了各种动力学结构，其稳定性表现出有趣的（$\dotγ_0, ω$）依赖性。这可能为潜在的控制计划带来新的前景。
2022-12-05 cond-mat.soft
Multiple yielding processes in a colloidal gel under large amplitude oscillatory stress
疲劳是指由反复施加的载荷引起的材料特性的变化。它已被广泛研究，例如，在建筑材料方面，所做的工作要多得多，但在软材料方面做的工作要少得多。在这里，我们表征的疲劳动力学的胶体凝胶。疲劳是由大振幅振荡应力（LAOStress）引起的，通过高频超声成像测量凝胶的局部位移。我们表明，疲劳最终导致破裂和流化。我们的证据与这些动力学的四个连续的步骤：（i）凝胶首先保持固体，（ii）它然后对着墙壁滑动，（iii）大部分的样品变得不均匀，并显示固体-流体共存，和（iv）它最终完全流化。可以相对于应力振荡幅度$σ_0$均匀地缩放每个步骤的持续时间。这些数据是兼容的指数和幂律缩放与$σ_0$，这暗示了两种可能的解释，在延迟屈服的激活过程或Basquin定律。令人惊讶的是，我们发现，当我们改变振荡频率和/或凝胶浓度的模型参数表现非单调。
2015-08-24 cond-mat.soft
Shear induced tuning and memory effects in colloidal gels of rods and spheres
剪切历史在确定胶体凝胶的线性和非线性流变响应中起着重要作用，并且可以用于调整其结构和流动性质。胶体颗粒纵横比的增加降低了临界体积分数的凝胶化由于颗粒排除体积的增加。使用流变学和共聚焦显微镜的组合，我们调查的稳定和振荡的预剪切历史上的结构和流变性的胶体凝胶形成的二氧化硅球和杆的长度L和直径D（L/D = 10）分散在11 M氯化铯溶液的效果。我们使用无量纲梅森数Mn（= F_visc./ F_attr.）比较稳定和振荡预剪切对凝胶粘弹性的影响。我们发现，在中间锰预剪切后，有吸引力的球凝胶表现出加强，而有吸引力的棒凝胶表现出减弱。有吸引力的棒的凝胶的流变成像表明，在中间Mn，振荡预剪切诱导大的紧凑的棒簇的凝胶微结构中，相比稳定的预剪切。我们的研究突出了颗粒形状对流动和剪切停止后的粘弹性下的凝胶结构的影响。
2022-07-11 cond-mat.soft
Hydrodynamics-driven phase-locking and collective motility of sessile active dumbbells
本研究以呈现极限环形状振荡的活性哑铃为模型，通过模拟发现非运动活性个体间的流体动力学相互作用可引发固着-集体运动转变、相分离及振荡同步，揭示了流体耦合在无内在运动系统集体行为中的关键作用，为活性物质相关研究奠定基础。
2025-01-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Controlling colloidal sedimentation using time dependent shear
采用最近发展起来的动力学密度泛函理论，我们研究了壁面上方胶体沉积物对剪切力的响应，展示了剪切力开关和振荡剪切力作用下密度分布和质心随时间的变化。在稳定剪切的发病后，我们确定了两个动力学机制，其时间尺度区分。发病后不久，一个短暂的增强包装结构的墙壁反映了自组织成车道。在更长的时间尺度上，这些效应被传递到主体，导致远离壁的迁移和质心的增加。在振荡剪切流的质心进入一个稳定的状态，让人想起一个驱动阻尼振荡器。
2011-09-10 cond-mat.soft
How colloidal suspensions that age are rejuvenated by strain application
我们在这里提出了一个微观研究的剪切作用的致密的纯排斥性胶体悬浮液。我们使用多散斑扩散波光谱学来监测胶体颗粒在受到振荡应变后的瞬态运动。这种技术被证明是有效的记录弛豫时间分布的时间演化。经过高振荡剪切，我们表明，这种分布显示了一个完整的老化行为。然而，当施加中等剪切时，分布以非平凡的方式被修改。高剪切能够消除所有样品的历史并使其恢复活力，而中等剪切有助于其老化。我们称这种现象为过度老化。我们表明，过时效可以理解，如果考虑到完整的形状的弛豫时间分布。我们最后报告如何软玻璃流变模型占这种效果。
2002-10-29 cond-mat.soft
Orientational ordering and correlations in a quasi-one-dimensional hard-dumbbell fluid
Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学）；University of Pannonia（潘诺尼亚大学）；Instituto de Computación Científica Avanzada (ICCAEx), Universidad de Extremadura（埃斯特雷马杜拉大学先进科学计算研究所）
研究准一维刚性哑铃流体的取向有序与关联，通过精确的转移矩阵方法分析热力学性质、取向有序及关联函数，推导方程状态、取向分布函数及径向分布函数的精确表达式，揭示高压下取向与位置波动对压力的贡献比例。
2026-05-13 cond-mat.soft
Far-from-equilibrium Sheared Colloidal Liquids: Disentangling Relaxation, Advection, and Shear-induced Diffusion
使用高速共聚焦显微镜，我们测量的大振幅振荡剪切下的胶体悬浮液中的颗粒位置。使用粒子的位置，我们量化的原位各向异性的对-关联函数-布朗应力的措施。从这些数据中，我们发现两种不同类型的响应系统从平衡跨越到远离平衡态。第一种是由剪切诱导的平流引起的非线性振幅饱和，而第二种是由于悬浮液松弛和剪切速率之间的竞争引起的线性频率饱和。尽管其不同的基本机制，我们表明，所有的数据可以缩放到一个主曲线，跨越平衡和远离平衡制度，连接小振幅振荡连续剪切。这一观察结果说明了Cox-Merz规则的胶体类似物及其微观基础。布朗动力学模拟表明，粒子间的相互作用足以产生实验观察到的饱和度。
2013-12-28 cond-mat.soft
Embedding Orthogonal Memories in a Colloidal Gel through Oscillatory Shear
最近已经表明，在广泛的一类无序系统中，振荡剪切训练可以将特定剪切协议的记忆嵌入到相关的物理参数中，例如屈服应变。这些剪切协议可以用于改变系统的物理性质，并且协议的存储器可以稍后被“读出”。在这里，我们研究剪切训练记忆的胶体凝胶，其中包括一个有吸引力的相互作用和网络结构，并发现这样的系统可以支持沿和正交于训练流方向的记忆。我们使用振荡剪切协议设置和读出的屈服应变记忆和共聚焦显微镜分析整个剪切训练的重排凝胶结构。我们发现，凝胶债券在很大程度上保持各向同性的剪切涡平面在整个培训，这表明形成的结构，以支持剪切沿培训剪切平面也能够支持剪切沿正交平面。正交记忆将剪切记忆的有用性扩展到更多的应用，并且应该也适用于许多其他无序系统。
2019-10-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Irreversible hardening of a colloidal gel under shear: the smart response of natural rubber latex gels
天然橡胶是通过加工天然橡胶胶乳获得的，天然橡胶胶乳是一种液体胶体悬浮液，在从树中渗出后迅速凝胶化。我们制备这样的凝胶酸化，在很大范围内的颗粒体积分数，并研究其流变性能。我们发现，天然橡胶胶乳凝胶表现出独特的不可逆应变硬化行为：当受到足够大的应变，弹性模量增加不可逆。硬化在很大的变形范围内进行，使得材料保持接近或略高于所施加的剪切应力的弹性模量。凝胶内的局部位移进行了研究，通过超声成像耦合到振荡流变仪，连同在硬化过程中的材料的振荡响应的傅立叶分解。我们的观察表明，硬化与不可逆的局部重排的分形结构，均匀地发生在整个样品。
2019-01-10 cond-mat.soft
Large Amplitude Oscillatory Shear Study of a Colloidal Gel at the Critical State
本文采用大振幅振荡剪切流变学方法研究了胶体分散体系在临界凝胶状态下的非线性粘弹行为。在临界点处的胶体凝胶受到振荡剪切流，在不同的频率下增加应变振幅。我们观察到，第一谐波的弹性和粘性模量表现出单调减少的材料经历了线性到非线性的过渡。我们分析了整个过渡的应力波形，并获得了作为频率和应变振幅的函数的非线性模量和粘度。的非线性模量和粘度的分析表明，在胶体分散体内应变硬化和内剪切变稀。基于从非线性分析中获得的见解，我们提出了一个潜在的情况下发生在非线性区域的微观结构的变化。我们还开发了一个积分模型，使用时间-应变可分离的K-BKZ本构方程与幂律松弛模量和阻尼函数从实验中获得。在低应变幅下，该模型与所有频率下的实验数据进行了比较。然而，一个更强的阻尼函数，这可以有效地推断使用频谱方法，需要在整个范围内的应变振幅和探索的频率获得定量拟合。
2022-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A charged finitely extensible dumbbell model: Explaining rheology of dilute polyelectrolyte solutions
一个强大的非牛顿流体模型的稀溶液的动力学理论参数。聚电解质分子被建模为伸长的非线性弹性哑铃，其中有效电荷（通过简单的库仑力相互作用）被添加到珠粒中，以模拟链的带电部分之间的排斥。结果表明，这种排斥的相对强度是由电弹性能量比，$E$，这是模型的关键参数之一。特别是，$E$帐户的固有刚性的聚丙烯酰胺分子，并可用于解释溶剂盐度对聚丙烯酰胺流变学的影响。通过两个预平均近似，得到了封闭形式的流体模型的本构方程。材料功能的模型预测的稳定剪切流，稳定的拉伸流，小振幅振荡剪切流，和启动和停止的稳定剪切流的分析和数值方法相结合的研究。特别是，它示出了这些材料的功能如何依赖于$E$。模型的两种极限情况--不带电哑铃（$E=0$）和刚性哑铃（$E\to \infty$）--包括在分析中。结果发现，尽管它的简单，该模型预测大多数实验观察到的流变学特性的水溶液。
2020-06-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Correlating microscopic viscoelasticity and structure of an aging colloidal gel using active microrheology and cryogenic scanning electron microscopy
光镊（Optical Tweezers，OTs）可以探测作用在介质中的胶体粒子上的皮牛顿力，并已成功地用于研究具有内部结构的复杂系统。随着颗粒之间的静电相互作用在物理老化过程中逐渐演变，水性介质中的锂皂石粘土颗粒随时间自组装以形成微观网络。我们调查的强制运动的光学捕获的微米大小的胶体探针颗粒，悬浮在老化的锂皂石悬浮液，作为基础的锂皂石微观结构逐渐发展。我们基于OT的振荡活性微观流变学实验使我们能够研究浓度范围为2.5%w/v至3.0%w/v的老化含水粘土悬浮液中不断变化的微观结构的机械响应，并在90分钟至150分钟之间的几个老化时间。我们重复这样的振荡测量的范围内的胶体探针粒径和调查的老化悬浮液的微观流变学的探针尺寸的影响。使用低温场发射扫描电子显微镜（cryo-FESEM），我们检查的平均孔隙面积的Laponite悬浮液微观结构的各种样品浓度和老化时间。通过结合我们的OT和低温FESEM数据，我们在这里报告的第一次，尽我们所知，交叉模量和平均孔径的老化悬浮液微结构的不同悬浮液浓度和探针粒径在这里研究的负相关性。
2023-03-13 cond-mat.soft
Confinement and shear effects on the rotational diffusion of a minimal virus-inspired colloidal particle
División de Ciencias e Ingenierías, Universidad de Guanajuato（瓜纳华托大学理学院与工程学院）
通过耗散粒子动力学模拟，研究振荡剪切流和受限空间对带有二聚体的刚性球体（模拟包膜病毒）旋转扩散的影响，发现旋转扩散系数受流动振幅强烈调制，而受刺突数量影响较弱。
2026-05-26 cond-mat.soft
Local elastic perturbation of colloidal suspensions near the colloidal glass transition
Saint Joseph’s University（圣约瑟夫大学）；MIT Technology Review（麻省理工学院科技评论）；Emory University（埃默里大学）
本研究利用磁性探针粒子旋转扰动胶体悬浮液，通过共聚焦显微镜追踪粒子运动，测得不同体积分数下的黏弹性模量，证实连续介质描述适用于胶体样品的小尺度力学分析。
2026-08-06 cond-mat.soft
Colloidal rod dynamics under large amplitude oscillatory extensional flow
本文结合实验与模拟，研究稀悬浮液中棒状纤维素纳米晶体在大振幅振荡拉伸流下的取向动力学，通过双折射测量揭示其随佩克莱特数和德博拉数变化的非线性响应，为纤维纺丝和薄膜流延等瞬态加工提供指导。
2025-11-10 cond-mat.soft
Amorphous and ordered states of concentrated hard spheres under oscillatory shear
硬球胶体粒子是研究相行为、有序化和非平衡玻璃化转变的基本模型体系。实验表明，单分散硬球玻璃的振荡剪切产生两种不同的晶体取向;面心立方（FCC）晶体在高应变下具有平行于剪切的紧密堆积方向，并且FCC晶体在低应变下具有垂直于剪切的紧密堆积方向。在这里，使用布朗动力学模拟的硬球颗粒，我们已经研究了高体积分数的剪切诱导晶体振荡剪切以及相同的体积分数的玻璃同行。我们发现，虽然玻璃剪切下的位移是各向同性的，剪切FCC晶体结构的平行于剪切取向，是各向异性的，由于速度-涡度层的粒子相互滑动的合作运动。这些滑动层通常导致较低的应力和较小的整体颗粒位移。此外，从这两种晶体类型，垂直晶体表现出较小的应力和位移在较小的应变，但在较大的应变，滑动层的平行晶体被发现是更有效地最小化应力和位移，而垂直晶体变得不稳定。这项工作的结果表明，剪切诱导有序的胶体玻璃的过程是由大的笼外位移促进，这使得系统能够探索能量景观，并通过将粒子配置为平行于剪切取向的晶体来找到能量，应力和位移的最小值。
2016-01-12 cond-mat.soft
The yielding dynamics of a colloidal gel
当施加高于屈服应力的剪切应力时，有吸引力的胶体凝胶显示固体到流体的转变。这种剪切诱导的转变几乎涉及胶体凝胶的任何应用。这对于控制材料性能也至关重要。尽管如此，尽管它的普遍存在，屈服过渡是远远没有理解，主要是因为流变测量在整个样品的空间平均。在这里，仪器的蠕变和振荡剪切实验与高频超声开辟了新的途径来观察当地的动态不透明的有吸引力的胶体凝胶。过渡从细胞壁和非均相流化的整个样品的特征时间，其变化与施加的应力表明存在的能量障碍与凝胶化过程。这些结果为进一步理解屈服转变的计算机模拟和理论计算提供了新的实验依据。该技术的多功能性也应该允许广泛的细观研究的断裂机制，从晶体到玻璃质材料的软固体。
2009-11-06 cond-mat.soft
Imprinting Macroscopic Fracture during Gelation: A Mechanism for Tuning Colloidal Gels
ENSL, CNRS, Laboratoire de physique（法国国家科学研究中心物理实验室）；Department of Polymer Engineering, IPC, University of Minho（米尼奥大学高分子工程系）；Institut Universitaire de France (IUF)（法兰西学院）
研究发现非线性剪切可永久改变胶体凝胶的粘弹性质，通过印刻宏观裂纹模式调节其性能。
2026-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Aging and effective delays in colloidal glasses under shear
在本文中，我们分析了胶体玻璃的微观动力学的变化提交振荡剪切。我们使用多散斑扩散波光谱监测瞬态动力学制度后，剪切应用。我们表明，该系统显示了一个自发老化，是由一个低振幅的振荡放大（过度老化），但停止由一个高振幅的（复兴）。中间的振幅驱动系统进入一个无法通过自发演化达到的动态状态。我们表明，这些系统提出了一个弱的长期记忆和所有观察到的现象可以解释由振荡应变下的弛豫时间分布的扩大。我们讨论了我们的结果与自旋玻璃在温度变化时的行为的相似性。我们最终提出了一个方案的基础上存在的更硬和更软的区域的材料。
2003-05-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Particle response during the yielding transition of colloidal glasses
屈服是大范围的软质和分子玻璃的松弛、流动和断裂的核心，但其微观起源仍不清楚。在这里，我们阐明了生产的胶体玻璃，通过使用X-射线散射监测的结构因子在生产过程中。我们应用最近推出的组合的小角X射线散射和流变学的振荡剪切，并遵循结构因子在应变振幅增加。令人惊讶的是，我们观察到一个急剧的转变，在屈服时的最近邻结构的取向排序，在相反的粘弹性模量的平滑变化。这种转变伴随着强度波动向高斯分布的突然变化。因此，我们确定屈服作为一个新的，动态诱导的玻璃在所施加的剪切的过渡。
2014-01-09 cond-mat.soft
A model colloidal fluid with competing interactions: bulk and interfacial properties
利用一个简单的平均场密度泛函理论（DFT），我们研究了一个模型胶体流体的结构和相行为，该模型胶体流体由通过一个对势相互作用的粒子组成，其硬核直径为$σ$，在中间分离时是吸引Yukawa的，在大分离时是排斥Yukawa的.我们分析了体相流体关联函数的渐近衰减形式，并将DFT的结果与自洽Ornstein-Zernike近似（SCOZA）的结果进行了比较。在这两种理论中，我们发现丰富的交叉行为，从而最终的衰减的关联函数的变化从单调到长波长阻尼振荡衰减在相交的相图中的某些线，或有时从振荡到振荡的较长的波长。对于一些潜在的参数的选择，我们发现，在DFT，一个$λ$线，在该流体变得不稳定的周期性密度波动。SCOZA不能给出靠近这种$λ$ -线的状态点的解。的倾向，反映了一个长波长的$\gg σ$，缓慢衰减的振荡对关联函数的存在下，和一个结构因子，表现出非常尖锐的最大值在小，但非零波数的粒子的聚类，增强在状态附近的$λ$线。我们目前的平面液-气界面和流体吸附在一个平面的硬壁的密度分布。附近的$λ$ -过渡的存在下，在两种类型的界面的单体密度引起明显的长波长振荡。
2006-10-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hyperuniform structures formed by shearing colloidal suspensions
在周期性剪切的悬浮液中，存在动态相变，其特征在于在颗粒轨迹可逆的吸收状态和轨迹混乱且扩散的活性状态之间的临界应变幅$γ_c$。“碰撞”粒子表面之间的排斥性非流体动力学相互作用被认为是这种时间反演对称性破缺的来源。一个简单的玩具模型称为随机组织定性地再现了这种转变的动力学特征。随机组织和其他吸收状态模型表现出超均匀性，在临界状态下，由结构因子$S(q \rightarrow 0) \sim q^α$和$α> 0$量化的长尺度上的密度波动受到强烈抑制。在这里，我们实验表明，在周期性剪切悬浮液中的颗粒组织成各向异性的短程秩序，但各向同性，长程超均匀秩序的振荡剪切振幅接近$γ_c$的结构。
2020-02-11 cond-mat.soft
Reversible-to-irreversible transition of colloidal polycrystals under cyclic athermal quasistatic deformation
本文研究胶体多晶在循环拉压与剪切变形下的可逆-不可逆转变，发现两种模式均发生该转变但剪切模式阈值应变更大，并揭示位错运动、晶界消失及应变累积方向差异。
2024-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Well Defined Glass State Obtained by Oscillatory Shear
我们调查的过程中的剪切熔融和再固化的胶体玻璃，直接加载后（预屈服）和一系列连续的应变扫描后（后屈服）。与屈服前玻璃相比，屈服后玻璃显示出显著的软化，并且在连续的剪切熔融方案中不存在历史效应，这表明氟化和再固化成不受残余应力影响的玻璃状态的可再现过程。然而，一个显着的滞后特性的应变扫描与增加或减少应变振幅。历史和滞后效应的出现与玻璃态的形成相一致，而在液体中没有观察到。我们可以描述的剪切熔化的发病在很宽的范围内的体积分数和频率使用最近开发的模型，它描述了长期生活的最近的邻居的损失方面的屈服过程。
2017-09-16 cond-mat.soft
Yielding of binary colloidal glasses
实验研究了胶体玻璃对振荡剪切的流变响应，特别是非线性响应。玻璃是高度浓缩的二元硬球混合物，具有相对较大的尺寸差异。对于0.2的尺寸比，在加入第二种物质后，观察到归一化弹性模量、屈服应变和应力的强烈降低，并且对于一些样品，甚至观察到玻璃熔融成流体。这归因于更有效的填充，如随机紧密填充向更大的总体积分数的转变所示。这导致自由体积增加，这有利于融合器变形，从而导致融合器松动。笼变形也有利于第二个物种引入的结构异质性。对于一个有限的参数范围内，我们还发现了两步屈服的迹象，如以前报道的有吸引力的眼镜。在样品中含有更可比的大小，即0.38的大小比的领域，笼似乎较少扭曲和结构的不均匀性，在更大的长度尺度似乎变得重要。有限的结构变化仅反映在模量、屈服应变和应力的小幅降低上。
2013-03-11 cond-mat.soft
Self-assembly of Active Colloidal Molecules with Dynamic Function
具有催化活性的胶体保持非平衡状态，在这种状态下，它们产生和消耗化学品，因此有效地充当分子的源和汇。虽然被对称涂覆的单个胶体不表现出任何形式的动力学活性，但由其化学活性产生的浓度场以$1/r$形式衰减，并根据其表面化学和环境变量产生吸引或排斥其他胶体的梯度。这导致在非平衡离子系统的类似物，但与显着的新功能的作用-反应对称性破缺。我们研究这种化学活性胶体在稀释条件下的溶液，当它们通过广义离子键结合形成分子时，并讨论我们如何实现具有时间依赖性功能的结构。特别是，我们研究了一种分子，采用自发振荡模式的构象，另一种表现出类似于细菌的运行和翻滚动力学。我们的研究表明，催化活性胶体可用于设计自组装结构，这些自组装结构具有由其规定的3D结构决定的动态功能，这是一种遵循蛋白质设计原理的策略。
2015-02-25 cond-mat.soft
Effects of polydispersity on the glass transition dynamics of aqueous suspensions of soft spherical colloidal particles
合成了溶胀率几乎恒定、多分散指数（PDIs）在较宽范围（7.4%~ 48.9%）内变化的温敏性聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）胶体粒子，研究了多分散性对PNIPAM胶体软粒子悬浮动力学的影响。使用动态光散射（DLS）和扫描电子显微镜（SEM）表征PNIPAM颗粒。这些胶体悬浮液的零剪切粘度（$η_{0}$）数据，从流变实验估计为悬浮液的有效体积分数$ϕ_{eff}$的函数，随着$ϕ_{eff}$的增加而增加，并且在$ϕ_{eff}=ϕ_{0}$处显示出显著增加。作为$ϕ_{eff}$函数的$η_{0}$数据与Vogel-Fulcher-Tammann（VFT）方程拟合良好。观察到增加的PDI导致越来越脆弱的过冷液体状行为，其中从VFT方程的拟合中提取的参数$ϕ_{0}$向更高的$ϕ_{eff}$移动。所观察到的脆性增加是由于在这些多分散悬浮液中的动力学不均匀性（DH）的流行，而在$ϕ_{0}$的同时转移归因于最小和最大颗粒的动力学的解耦。最后，据观察，这些悬浮液的固有非线性，估计在第三谐波附近的$ϕ_{0}$在傅立叶变换振荡流变实验，随着PDI的增加而增加。我们的研究结果与多分散硬球胶体玻璃的理论预测和模拟结果一致，清楚地表明，堵塞的多分散胶体颗粒的悬浮液可以有效地流化与增加的PDI。
2017-10-31 cond-mat.soft
Nonlinear viscoelasticity of metastable complex fluids
许多亚稳态复杂流体，如胶体玻璃和凝胶显示出明显的非线性粘弹性与增加的应变振幅;储能模量单调下降的应变振幅增加，而损耗模量有一个明显的峰值之前，它在较大的应变下降。我们提出了一个定性的论点来解释这种无处不在的行为，并使用模式耦合理论（MCT）来证实it. We比较理论预测的测量非线性粘弹性在一个致密的硬球胶体悬浮液，得到合理的协议。本文的结论可用于从非线性应变测量中获得亚稳复杂流体线性粘弹性的新信息。
2006-07-21 cond-mat.soft
Emergence of oscillatory states of self-propelled colloids under optical confinement
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）
研究光束作用下自驱动胶体的单粒子运动，发现其在接近固体表面时表现出准二维活性运动，并通过旋转反转形成稳定振荡态，提出包含非线性扭矩效应的最小现象模型解释其定向变化。
2025-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Oscillatory athermal quasi-static deformation of a model glass
本文用计算机模拟了三维模型玻璃成形机致密非晶样品的振荡非热准静态剪切变形。动态过渡观察到的变形的振幅是不同的：对于大的振幅值的系统表现出扩散行为和初始条件的记忆损失，而本地化观察到的振幅小。我们的研究结果表明，在驱动胶体系统中发现的相同类型的过渡存在于非晶态固体（例如金属玻璃）的情况下。的转变的发病被证明是相关的发病的能量耗散。剪切带观察到大系统的尺寸，但不影响过渡的质量方面。
2013-02-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Route to turbulence via oscillatory states in polar active fluid under confinement
本研究在受限极性活性流体中发现了通过振荡态到达活性湍流的新路径，开发了适用于任意边界形状的GPU计算方案，揭示了圆形受限下的多阶段转变及哑铃形边界中转变点的独特几何依赖性。
2023-04-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Binary mixtures of rod-like colloids under shear: microscopically-based equilibrium theory and order--parameter dynamics
本文研究了在定常剪切流（库埃特几何）作用下，由棒状排斥性胶体颗粒组成的二元混合物的动力学。为此，我们首先推导出，从微观密度泛函在Parsons-李近似，介观自由能泛函的主要变量是取向序参量张量。基于此介观功能，我们然后探讨各向同性和非平衡相的组成和杆长的稳定性。其次，将平衡理论与剪切作用下序参量动力学的Doi-Hess方法相结合，研究了在一定剪切速率和耦合参数范围内二元混合物的取向动力学。我们发现了各种动力学状态，包括同步振荡状态的两个组件，但也对称性破缺行为的组件显示不同的面内振荡状态。
2015-11-24 cond-mat.soft
Tracking microscopic irreversibility during yielding of a colloidal fractal gel with Rheo-Echo-XPCS
ESRF, The European Synchrotron（欧洲同步辐射光源）；ENSL, CNRS, Laboratoire de Physique（里昂师范学院，法国国家科学研究中心，物理实验室）；C3M, ESPCI Paris, Université PSL, CNRS（C3M，巴黎高等物理化工学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LRP（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，格勒诺布尔理工学院，L RP）；Department of Polymer Engineering, IPC, University of Minho（米尼奥大学，聚合物工程系，IPC）
通过引入流变回波X射线光子相关光谱（rheo-echo-XPCS），直接测量碳黑胶体分形凝胶在屈服过程中不可逆纳米尺度动力学，发现去相关速度与损耗正切成线性关系，并揭示结构从压缩指数到拉伸指数的演变。
2026-06-12 cond-mat.soft
The role of friction in the yielding of adhesive non-Brownian suspensions
屈服行为是众所周知的有吸引力的胶体悬浮液。粘性非布朗悬浮液，其中颗粒间的键是由于有限尺寸的接触，也显示出屈服行为。我们使用稳态，振荡和剪切反转流变学的组合，以探测在后一类材料屈服的物理起源，并发现屈服不仅仅是一个问题，打破粘合剂的债券，但涉及unjamming从剪切堵塞状态，其中的微观结构已适应的方向施加的负载。与最近的约束为基础的流变学模型的比较表明，在确定屈服应力的摩擦的重要性，提出了新的方法来调整这种悬浮液的流动。
2020-01-27 cond-mat.soft
Memory effects in colloidal motion under confinement and driving
本文研究正弦势中胶体粒子在稳态驱动下的记忆效应，通过广义朗之万方程和布朗动力学模拟发现中等驱动即可使记忆函数衰减加快数个数量级，且其形式由单调衰减变为阻尼振荡，并揭示了随机力的非高斯性。
2024-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interplay between a hydrodynamic instability and a phase transition: the Faraday instability in dispersions of rodlike colloids
通过测量临界加速度和表面波振幅，报道了法拉第不稳定性对棒状胶体颗粒悬浮液的强烈影响。我们表明，参数激发表面波的过渡显示不连续和滞后的功能。这种亚临界行为归因于我们的胶体悬浮液的剪切稀化特性，这要归功于基于大振幅振荡剪切下的流变学数据的唯象模型。双折射率测量提供了直接证据，法拉第波诱导的棒状胶体的局部双折射有序。虽然本地对齐简单地遵循的表面振荡稀释，各向同性悬浮液，永久性的dielectric补丁产生的表面波样品接近各向同性到dielectric过渡和以上的过渡大域对齐的流动方向。流体微观结构和流体动力学不稳定性之间的这种强耦合通过基于棒状病毒在剪切流中的微观结构响应的数值计算来证实。
2011-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Wall slip and bulk flow heterogeneity in a sludge under shear
CEA, DES/ISEC/DPME/SEME/LFCM, Université de Montpellier（法国原子能委员会，蒙彼利埃大学）；ENSL, CNRS, Laboratoire de Physique（里昂高等师范学校，法国国家科学研究中心，物理实验室）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
研究通过流变学和超声成像技术揭示了污泥在剪切下的复杂流动行为，包括本体流动不均匀性和壁滑动现象，强调了局部流动表征对理解污泥流变学的重要性。
2024-11-01 cond-mat.soft
The Universal Role of Fragility on the Yielding Transition of Active Glass under Oscillatory Shear
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究人员通过分子动力学模拟发现，活性会降低玻璃的动力学脆弱性，改变其屈服力学响应，确立了动力学脆弱性是控制被动与活性玻璃屈服的统一参数，为调控非晶材料力学响应提供了新途径。
2026-09-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
