Flow of Electrically Charged Fluids Through Elastic Porous Media
本研究采用三连续介质模型，系统推导了带电流体在弹性多孔介质中流动的控制方程，所得非线性理论适用于大变形和强电场。\n
2024-02-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of fluid flows on electric double layers in evaporating colloidal sessile droplets
建立了一个描述带电胶体粒子在带电金属基底上的蒸发液滴中的输运模型。该模型考虑了胶体颗粒的电荷以及胶体颗粒和溶剂分子上的活性基团电解解离产生的小离子。我们采用了一个系统的自洽泊松和Nernst-Planck方程的电势和平均浓度的胶体粒子和离子与适当的边界条件。采用纳维-斯托克斯方程、热传导方程和蒸汽在空气中的扩散方程分别描述了蒸发器内的流体动力学、温度分布和蒸发过程。所开发的模型是用来进行第一性原理数值模拟的带电二氧化硅胶体粒子在蒸发水液滴的传输。我们发现双电层可以被足够强的流体流破坏。
2022-03-11 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Controlling fluid adhesion force with electric fields
开发粘合强度可以从外部操纵的粘合剂是一个具有实际和科学意义的课题。在这项工作中，我们提出了一种方法来控制一个经常的流体，如水和/或甘油，通过施加外部电场限制在两个平行的板之间的粘附力。我们的研究结果表明，通过适当地调整由所施加的电场产生的电流的强度和方向，增强或减弱的结合强度的液体样品的可能性。此外，我们验证，对于一个给定的方向的电流，粘附力可以减少到足以使流体失去其粘附性能，并开始施加力，以移动分开的限制板。在这种情况下，我们得到了在不需要外力作用的情况下分离板所需的最小电流的解析表达式。
2022-09-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of a dielectric droplet suspended in a magnetic fluid in electric and magnetic fields
对悬浮在磁流体中的介电液体微滴在电场和磁场作用下的行为进行了实验研究。随着电场的增大，液滴变形为扁椭球、圆环和弯曲圆环。随着电场的进一步增加，液滴的爆裂也被揭示出来。观察和研究了变形液滴的电旋转现象。研究了外加磁场对液滴动力学的影响。液滴动力学的主要特点进行了解释和理论研究。
2012-03-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Observation of Spontaneous Helielectric Nematic Fluids: Electric Analogy to Helimagnets
大约一个世纪前，玻恩提出了一种可能的状态物质，铁电流体，如果偶极矩足够强，可能存在。实验实现这种状态需要放大分子极性性质到宏观尺度的液体。在这里，我们报告发现了一种新的手性液体物质状态，被称为手性铁磁，稳定的本地铁电有序耦合到手性螺旋。它携带着螺旋旋转的极矢量，对应于一个太阳电结构，类似于helimagnet的磁性对应物。这种状态可以保持到室温，并表现出巨大的介电和非线性光学响应。这种新颖的物质状态为探索各种铁电液体的物质空间开辟了新的篇章。
2021-04-12 cond-mat.soft physics.app-ph physics.chem-ph
Static and dynamic response of a fluid-fluid interface to electric point and line charge
我们认为，在存在一个强电场从点电荷和线电荷，分别静态和，在后者的情况下，动态的介电流体-流体界面的行为。流体表面被提升到其未受干扰的水平之上，直到电磁提升力、重力和表面张力之间达到平衡。我们推导出流体-流体界面的形状的常微分方程，用标准的方法数值求解，演示了高程如何取决于场强和表面张力系数。在动态的情况下，一个移动的线电荷，一个无粘性的液体-液体界面的表面被留下振荡后，移动的电荷已被解除对重力。我们展示了振荡的波长如何依赖于重力和惯性力的相对强度，而振荡的振幅是线电荷移动速度的非平凡函数。
2012-09-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
An Opto-Electric Micropump for Saline Fluids
介绍了一种在实验室芯片上实现流体泵送的新方法，泵送速度可达几十微米/秒。聚焦的激光束局部加热电解质。由于在存在温度梯度的情况下正离子和负离子移动的不相等趋势，净电荷倾向于在吸热区域中积累。然后，外部电场对积累的电荷施加净力，从而对水施加净力。对于简单的NaCl+水溶液，这导致水以高达每秒数十微米的速度流动。该方法可以让我们改变方向和流体泵送量，只需更换焦点区域。
2014-05-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Controlling the composition of a confined fluid by an electric field
从一个通用模型的孔/散装混合物平衡，我们提出了一种新的方法，用于调制的封闭流体的组成，而不必修改散装状态。为了实现这一点，两个基本的机制-灵敏度的孔隙填充体的热力学状态和电场效应-相结合。我们通过蒙特卡罗模拟表明，组成可以控制在一个连续的和跳跃的方式。在大体积分层不稳定性附近，我们证明了在孔隙中的场诱导的粒子数反转。实现该方法的条件应最好用胶体来满足，但基于稳健和通用的机制，它也应该适用于某些分子流体。
2009-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simultaneous rheo-electric measurements of strongly conductive complex fluids
我们介绍了一种新的装置设计的应力控制流变仪进行剪切下的强导电复杂流体的同时流变和电气测量。通过在室温下使用无毒的液态金属，以最小的附加机械摩擦完成与旋转轴的电连接，允许同时测量低至1 Pa的应力。我们使用这种设计的能力，进行了广泛的一组由有吸引力的炭黑颗粒配制的凝胶的流变电实验，浓度范围从4到15%wt。首先，对用不同剪切历史制备的静止凝胶的实验显示出凝胶的弹性模量$G'_0$和电导率$σ_0$之间的稳健幂律缩放，即$G'_0 \sim σ_0^α$，其中$α=1.65 \pm 0.04$独立于凝胶浓度。第二，电导率测量同时进行蠕变实验揭示了第一次，塑性事件发生在散装而剪切速率降低作为一个弱的幂律时间在实验的早期阶段。随后的电导率和剪切速率的演变，使我们能够提出一个本地屈服的情况下，与以前的测速测量。最后，我们测定了炭黑凝胶的本构流变学和电学行为。首先介绍了机械测量的校正仔细扩展到电气测量，以准确区分体积和表面的贡献的导电性。作为一个说明性的例子，我们研究了五种不同等级的炭黑凝胶的本构流变电性能，并证明了新型流变电装置作为强导电复杂流体及其应用的通用表征工具的相关性。
2016-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Flexoelectric fluid membrane vesicles in spherical confinement
对球形限制性弯电流体膜囊泡在外加均匀电场中的形态进行了数值研究。由于限制引起的变形，膜变得极化，导致与外部场的相互作用。在没有电场的情况下，囊泡的平衡形状可以在几何相图中分类为缩放面积和缩减体积的函数[1，2]。当膜的面积仅略大于限制球的面积时，出现单个轴对称内陷。非零电场诱导受限囊泡的额外伸长，其取决于电场参数的符号是垂直的或平行的。表面积或电场参数的较高值可降低系统的对称性，导致更复杂的折叠。我们提出了由此产生的形状，并表明，过渡线转移的存在下，一个电场。所获得的折叠模式可能是生物物理和技术应用的兴趣。
2020-06-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Cavitation nanopore in the dielectric fluid in the inhomogeneous, pulsed electric fields
讨论了在非均匀电场中，液体介质在有质动力电致伸缩力作用下纳米孔的产生和发展。它示出的电场的梯度在附近的破裂（空化纳米孔）大幅增加，并确定是否破裂增长或崩溃。液体（纳米孔）中的空化破裂倾向于沿着原始场的线拉伸。提出了与纳米孔的极点附近的二次破裂的产生相关联的击穿的机制。提出了纳米孔在水和油（分别为极性和非极性液体）中的延伸时间的估计。一个新的机制，纳米和亚纳秒击穿绝缘（Transformer）油，可以实现在附近的水微滴在现代纳秒高压设备被认为是
2014-12-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics and electro-rheology of sheared immiscible fluid mixtures
分析了介电失配下不互溶混合流体的电流变效应。考虑到电场效应与流体作用下电畴形态的动力学耦合，提出了一套电流变本构方程，该方程适用于流场的相对大小大于电场的相对大小的情况。通过与最近的实验比较，我们指出了一个独特的动态应力响应的情况下，不同领域之间的交叉耦合是必不可少的。
2014-05-03 cond-mat.soft
Electric-field-induced oscillations in ionic fluids: a unified formulation of modified Poisson-Nernst-Planck models and its relevance to correlation function analysis
本研究利用随机密度泛函理论建立了浓电解质原始模型的统一动力学表述，论证了Poisson-Nernst-Planck模型修正的合理性，并通过关联函数分析揭示了电场诱导的振荡同步、条纹态及转变特性。
2022-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transport properties of Lennard-Jones fluids: Freezing density scaling along isotherms
它表明，适当降低传输系数（自扩散，剪切粘度和热导率）的Lennard-Jones流体沿等温线表现出准通用缩放的密度除以其值在凝固点。此外，这种标度是密切相关的硬球流体的输运系数的密度标度。没有流体动力学直径的Stokes-Einstein关系在稠密流体区是有效的。其有效性的低密度边界可以作为一个实际的分界线之间的气体和液体的制度。
2021-09-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Nonlinear dielectric effect of dipolar fluids
在硬核偶极Yukawa流体的平均球近似下研究了偶极流体的非线性介电效应。基于早期的结果的电场依赖的极化，我们的分析结果表明，所谓的正常饱和效应是在良好的协议与相应的NVT系综蒙特卡罗模拟数据。从MC模拟得到的线性和非线性介电常数的波动的总偶极矩的系统中的情况下，施加的电场确定。我们比较MSA的理论结果与相应的Langevin和Debye-Weiss行为。
2009-08-13 cond-mat.soft
Maxwell stress in fluid mixtures
本文研究了在外加电场作用下二元流体混合物中麦克斯韦应力的结构，并讨论了其结果。特别是，我们表明，在不混溶的共混物，它是密切相关的统计域结构。这导致了一个紧凑的公式，这可能是有用的，在这种系统中的电流变效应的调查。在稳恒电场作用下的分相流体中计算的应力张量与最近的实验结果符合得很好。
2012-02-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective zero-thickness model for a conductive membrane driven by an electric field
从理论上研究了导电膜在直流电场中的行为。一个有效的零厚度模型的基础上罗宾型边界条件的电势在膜上，最初开发的电化学系统。在这样的框架内，获得对膜的弹性模量的校正，其由由于电容效应和通过膜的电流引起的德拜层中的电荷积累引起，并且可以导致膜的波动不稳定性。还计算了膜周围的流体流动，这澄清了关于这些流动与感应电荷电渗（ICEO）产生的流动具有许多相似性的问题。该方法可以有效地描述膜和流体的非平衡稳态。由于在流体膜的文献中广泛使用的零厚度近似，它既简单又比以前的方法更一般。该模型的预测相比，最近的实验支持膜在电场。
2009-11-05 cond-mat.soft
The induced permittivity increment of electrorheological fluids in an applied electric field in association with chain formation: A Brownian Dynamics simulation study
采用布朗动力学方法模拟了电流变液在外加电场中的相对介电常数。电流变液的相对介电常数可以从克劳修斯-莫索蒂（CM）方程在小的应用领域的限制计算。然而，当施加强场时，ER球被组织成链和链的组件，在这种情况下，ER球不仅被外场极化，而且彼此极化。这表现在增强的介电响应中，例如，在相对介电常数的增加。的相对介电常数的校正和时间依赖性的这种校正的基础上模拟的模型，其中的ER粒子表示为可极化的球体。在这个模型中，除了施加的场之外，球体还被彼此极化。我们的结果与Horváth和Szalai的实验结果（\textit{Phys. Rev. E}，\textbf{86}，061403，2012）定性相似。我们报告的特征时间常数从双指数拟合，可以与形成的对和短链，以及与聚集的链。诱导介电增量的电场依赖性揭示了与实验相同的定性行为：确定了对应于不同聚集过程的具有不同斜率的三个区域。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Dynamics of Three-Dimensional Vesicles in DC Electric fields
对三维囊泡电流体动力学进行了数值和系统参数研究，以探讨不同流体和膜性质的影响。在直流电场的存在下，被认为是在线性剪切流的存在和不存在下的囊泡的动力学。对于悬浮囊泡，它示出的内部和外部流体之间的电导率比和粘度比，以及囊泡膜电容，从根本上影响所需的最小电场强度诱导一个完整的Prolate-Oblate-Prolate transition. Also，存在一个临界电场强度以上的囊泡将不再翻滚时，暴露于线性剪切流。
2015-03-02 cond-mat.soft
Electric double layer structure close to the three-phase contact line in an electrolyte wetting a solid substrate
通过考虑楔形几何中的线性化Poisson-Boltzmann方程，近似了靠近三相接触线附近的固体基底的电解质中的双电层结构。的数学方法补充了文献中报道的半解析解，通过提供容易获得的特性信息的双层结构。特别是，该模型包含一个长度尺度，该尺度量化了从流体-流体界面到该边界影响双电层的距离。分析是基于对等位线的近似。在一个显著的接触角范围内，模型预测和数值结果之间达到了很好的一致性。量化流体-流体界面的影响的长度尺度与德拜长度成比例并且取决于壁接触角。结果表明，当接触角接近90°时，边界影响的范围有限。
2012-08-31 cond-mat.soft physics.class-ph
Statistical theory of fluids with a complex electric structure: Application to solutions of soft-core dipolar particles
基于热力学微扰理论（TPT）和无规相近似（RPA），我们提出了一个电中性软分子溶液的统计理论，每个软分子都被模拟成一组通过库仑势和任意软核势相互作用的位点.作为我们的形式主义的应用，我们制定了一个一般的统计理论的解决方案的软核偶极粒子。对于后者，我们得到了一个新的解析关系的屏蔽功能。作为一种特殊情况，我们应用这一理论，通过排斥高斯势-高斯核偶极模型（GCDM）来描述偶极粒子相互作用和静电势的溶液的相行为。利用得到的GCDM总自由能的解析表达式，我们得到了具有上临界点的液-液相分离。所发展的形式体系可作为粗粒度描述大分子溶液热力学性质的一般框架，如蛋白质、甜菜碱、多肽等。
2019-03-10 cond-mat.soft
Electrocapillary instability of magnetic fluid peak
本文对磁流体在恒定电场作用下的毛细管静电不稳定性进行了实验研究。研究中的峰发生在垂直磁场作用下，施加在平坦电极表面上的磁流体层的崩解处。电毛细管不稳定性显示其自身为从峰值点在相对电极的方向上发射带电液滴射流。荷电液滴发射周期性地重复并导致峰形脉动。结果表明，磁场影响电毛细不稳定性的发生和发展。的临界电场和磁场强度的不稳定性发生的测量，其依赖于峰的大小。在系统中的滞后进行了研究，它包括在充电液滴发射停止在一个较小的电（或磁）场强度比初始发生。测量了脉冲峰值频率随磁场和电场强度以及峰值大小的变化。
2013-07-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pre-breakdown cavitation development in the dielectric fluid in the inhomogeneous, pulsed electric fields
我们考虑了在非均匀脉冲电场中电致伸缩应力的影响下，介电流体中出现的预击穿空化纳米孔的发展。结果表明，三个特征区域可以区分附近的针电极。在电场梯度最大的第一区域中，在电压纳秒脉冲期间发生的空化纳米孔可以生长到这样的尺寸，在该尺寸下，由孔内的场加速的电子可以获得足够的能量用于相对孔壁上的液体的激发和电离，即，满足击穿条件。在第二区域中，由电致伸缩引起的负压足够大以用于空化起始（其可以通过光学方法记录），但是，在电压脉冲期间，孔没有达到跨越其边界的电势差变得足以电离或激发水分子的尺寸。并且，在第三种情况下，由于负压水平不足，空化的发展是不可能的：在该区域中，自发产生的微孔在表面张力力的影响下不生长和塌陷。本文讨论了空泡孔的膨胀动力学及其最可能形状。
2014-12-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Active particles powered by Quincke rotation in a bulk fluid
已知悬浮在弱导电流体中的介电颗粒由于昆克旋转不稳定性而在足够强的均匀DC电场的作用下自发地开始旋转。当颗粒被放置在表面附近时，这种旋转可以转换为平移，从而为活性物质提供有用的模型系统。使用的数值模拟和理论模型相结合，我们证明，它是可能的转换成自发的Quincke旋转在一个平面中的垂直于电场的表面的情况下，依靠几何不对称性，而不是自发的平移。
2019-04-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Formation of Conic Cusps at the Surface of Liquid Metal in Electric Field
研究了理想导电流体表面在电场中奇异轮廓的形成动力学。得到了描述表面锥尖形成基本过程的电流体动力学方程的自相似解，锥角接近泰勒锥角98.6。建立了奇点附近物理量（场强、流体速度、表面曲率）的行为。
2004-12-09 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
A Tunable Electrorheological Fluid Microfluidic Rectifier: Irreversibility of Viscous Flow due to Spatial Asymmetry Induced Memory Effects
由于粘性流的可逆性，不期望在没有任何移动机械部件的情况下简单地从几何不对称性获得流体整流器。在这里，我们发现了一个相反的例子，通过使用空间不对称性结合电场注入记忆效应，使流动不可逆。这源于电流变（ER）流体颗粒链对流动方向的强烈依赖性。具有ER流体的漏斗形微流体整流器已被证明可以通过施加的电场轻松快速地调谐，以实现超过一个数量级的整流以及压力振荡。这些发现对于实现射流二极管、整流器和棘轮具有重要意义。
2019-07-13 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic flow about a colloidal particle suspended in a non-polar fluid
本文分析非极性流体中电荷中性球形颗粒在均匀外电场中的电流体动力学流动，发现其流动模式随颗粒电导率变化，且电极附近颗粒受非平凡力，该力衰减更慢可主导介电泳吸引力，为胶体操控提供新可能。
2024-11-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Nonlinear alternating current responses of dipolar fluids
偶极流体在非极性流体中的非线性介电增量的测量通常采用稳态弛豫法，该方法使用两个电场：引起介电非线性的高强度静态直流（DC）场和低强度高频探测交流（AC）场。当非线性复合材料经受正弦电场时，复合材料中的电响应通常将由高次谐波频率的AC场组成。基于Froehlich模型，我们提出了一个理论来研究含有可极化单体和二聚体的偶极流体的非线性交流响应。在单体的情况下，我们的理论再现了已知的结果。我们得到的基本，二阶和三阶谐波的Froehlich场进行微扰展开。虽然所考虑的系统仅具有立方非线性，但偶次谐波是由交流场和直流场之间的耦合引起的。Froehlich场的谐波会受到偶极流体的场频率、温度、色散强度和特征频率以及非极性流体的介电常数的影响。结果与最近的实验观测结果一致。
2004-02-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
