Role of microgel stiffness in particle self-assembly and suspension rheology across the lower consolute solution temperature
Raman Research Institute（拉曼研究所）
本研究通过调控交联剂合成不同刚度的PNIPAM微凝胶，发现软粒子悬浮液在LCST以上呈现凝胶-液体-凝胶转变，而硬粒子则呈现玻璃-玻璃转变，且刚度影响静电稳定性与疏水性。
2024-02-09 cond-mat.soft
Colloids in active fluids: Anomalous micro-rheology and negative drag
我们模拟了一个实验，其中一个胶体探针被拉过一个积极的可再生流体。我们发现质点上的阻力是非斯托克斯的（与其半径不成比例）。引人注目的是，收缩流体中足够大的颗粒（如肌动球蛋白凝胶）可以在稳态下显示负粘滞阻力：颗粒沿与外部施加的力相反的方向移动。我们解释了这一点，并在我们的模拟中看到的定性趋势，在探针粒子周围的取向秩序的破坏和由此产生的修改的主动应力。
2012-09-03 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
Microscopic Basis for Recovery Rheology and the Nonequilibrium Structure,Yielding, and Flow of Dense Particle Suspensions
University of Illinois（伊利诺伊大学）
本文基于非平衡微流变框架，构建了恢复流变学的统计力学基础，揭示了恢复应变与微观结构、弛豫及弹性之间的关系，并通过实验验证了宏观与微观性质的关联。
2026-03-31 cond-mat.soft
Interfacial fluid rheology of soft particles
通过原位界面流变学和数值模拟研究微凝胶单层，引入结合软肩与Hertzian模型的相互作用势，发现弹性模量在界面随堆积分数非单调变化，证实了类Hertzian系统的重入行为。
2024-01-07 cond-mat.soft
Oscillatory shear flows of dense suspensions at imposed pressure: Rheology and micro-structure
振荡剪切已被广泛用于研究非稳态剪切下悬浮液的流变特性。此外，最近的工作表明，振荡流可以改善稠密悬浮液的流动性。虽然大多数研究都是在恒定体积下进行的，但我们在这里研究了二维悬浮液的振荡剪切流，使用正常的压力控制装置。为了描述流变学，我们引入了一个复数宏观摩擦系数$μ^{*}$，遵循复数粘度$η^{*}$的惯例，和一个剪切速率平均粘性数$J'$。通过系统地改变应变大小$γ_0$和$J'$，使用数值模拟的流变学和微观结构的稠密悬浮液进行了研究。我们研究了由摩擦（$μ_p=0.4$）或无摩擦（$μ_p=0$）颗粒组成的悬浮液，发现随着$γ_0$的减小，复杂的宏观摩擦和接触次数（包括总接触和滑动接触）的临界值（如$J' \to 0$）减小。对于由摩擦颗粒组成的悬浮液，我们还发现临界（即~剪切堵塞）填充分数$ϕ_c$随着$γ_0$的减小而增加。在这两种情况下，摩擦和无摩擦，我们发现，接近剪切堵塞的流变响应从一个粘性的弹性响应$γ_0$降低到低于$\sim0.33$。
2021-06-14 cond-mat.soft
Intruder mobility in a vibrated granular packing
我们实验研究了一个密集的入侵者在重力作用下下沉的动力学振动的二维颗粒填料。周围的流动模式的特点和下降的轨迹被解释在一个effectivive摩擦系数有关的入侵者的平均下降速度（流动规则）。在较高的围压，即接近堵塞，过渡到间歇性动态的证据，并显示异常的“开-关”封锁统计。对不同侵入物尺寸的流动规则的系统分析，无论是在流动状态下还是在流动和阻塞状态下的平均值，都强烈表明振动填料流变学存在非局部性质。
2011-06-24 cond-mat.soft
Influence of active breathing on rheology and jamming of amorphous solids: insights from microscopic and mesoscale analysis
本研究通过分子动力学模拟与介观弹塑性模型，探究主动呼吸颗粒的致密集合体的流变与去阻塞行为，发现呼吸振幅超过临界值会诱导系统流化，揭示了内部主动驱动调控非晶材料力学状态的潜力。
2025-05-20 cond-mat.soft
A transient network of telechelic polymers and microspheres : structure and rheology
我们研究了由遥爪聚合物连接的微乳液液滴组成的瞬态网络的结构和动力学。聚合物诱导液滴之间的桥接吸引力而不改变它们的形状。在初始液体溶液中诱导粘弹性行为，其特征在于在线性状态下由拉伸指数应力松弛。我们分析了这种松弛的经典理论的瞬态网络。强调了变形网络中弹性重组的作用。在非线性机制中，快速弛豫动力学之后是具有与线性机制中相同速率的第二个。在阶跃应变实验下，这种行为应在恒定剪切速率下引起应力的弹性分量的非单调行为。然而，在这种情况下，我们在流动曲线中获得了与在其他系统中观察到的奇异性非常不同的奇异性，我们从断裂行为的角度对其进行了解释。
1999-10-26 cond-mat.soft
A quantitative approach to flowing supercooled liquids: From microscopic heterogeneities to rheology
Tsinghua University（清华大学）
基于两态范式提出过冷液体流动理论模型，通过平衡态参数定量预测稳态和启动剪切流变响应，同时捕捉分子动态异质性演化。
2026-06-11 cond-mat.soft
Microscopic theory for the rheology of jammed soft suspensions
我们开发了一个本构模型，允许描述的流变学的二维软稠密悬浮液以上堵塞。从粒子动力学的统计描述开始，我们推导出，使用一组近似，一个非线性张量演化方程的应力张量的偏量部分的应变率和涡量张量。出现在这个方程中的系数可以用填充分数和颗粒级参数来表示。这种本构方程植根于微观动态定性再现了一些显着的特点的流变学堵塞软悬浮液，包括存在的屈服应力的剪切分量的应力和法向应力差。也考虑了更复杂的协议，如预听后的松弛，显示出更强的预听后松弛后的应力更小。
2021-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Athermal rheology of weakly attractive soft particles
我们研究了软颗粒体系的流变学，其中颗粒间的相互作用是弱吸引力。使用广泛的分子动力学模拟，我们扫描了广泛的包装分数（$ϕ$），吸引力（$u$）和施加剪切速率（$\dotγ$）。与排斥系统形成鲜明对比的是，我们发现，在小的剪切速率下，即使我们转到$ϕ\ll ϕ_J$，一般也会形成易碎的均衡固体。此外，随着剪切速率的增加，即使在这些低的$ϕ$下，也会出现非单调流动曲线，这导致在足够大的系统中形成持久的剪切带。通过调节阻尼参数，我们还表明，惯性在这个过程中起着重要的作用。此外，我们观察到增强的粒子动力学的吸引为主的制度，以及一个明显的各向异性的速度和扩散常数，我们采取的前体剪切带的形成。在足够低的$ϕ$，我们还观察到通过低剪切速率和吸引力与微团簇和空隙的形成的相互作用的结构变化。最后，我们表征的紧急剪切带的属性，从而，我们发现令人惊讶的小流动性，这些带，导致禁止长的时间尺度和广泛的历史效应在斜坡实验。
2016-11-29 cond-mat.soft
A constraint-based approach to granular dispersion rheology
我们提出了一个颗粒悬浮液流变学的唯象模型，其中粒子的相互作用作为相对粒子运动的约束。通过考虑压力分别形成和释放的约束，我们推导出一系列的实验流动曲线，在一个单一的治疗和预测的粘度和屈服应力与文献数据一致的奇异性。从根本上说，我们提供了一个通用的描述悬浮液流是独立的定制的微观物理。
2018-07-30 cond-mat.soft
Real-time monitoring of complex moduli from micro-rheology
我们描述了一种使用多尺度时间相关方法在线分析微流变数据的方法。该方法特别适合于处理大容量数据流并实时压缩相关信息。使用这一点，我们可以获得粘弹性介质的复模量，而不会遭受与最广泛使用的微流变学版本中的截断误差相关的高频伪影。此外，本方法避免了需要预先选择用于数据采集的时间间隔。我们首先测试我们的方法在人工数据集，然后在实验数据上获得的光学捕获胶体探针在水中和类似的探针在聚乙二醇溶液中，在各种浓度。在所有的情况下，我们得到了很好的协议，在重叠的区域与体流变数据。我们比较我们的方法与传统的Kramers-Kronig变换方法，发现这两种方法同意在大多数的频率制度。对于相同的数据集，本方法在高频率下优于Kramers-Kronig，并且可以在低频率下执行至少相当。
2010-11-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Connecting particle clustering and rheology in attractive particle networks
悬浮液和其他多相体系的结构特性对整体加工性、功能性和消费者接受度至关重要。因此，了解材料的微观结构与流变特性之间的内在联系至关重要。在这里，我们演示了如何在微观结构的构象转变可以量化和相关的流变测量。我们从图论中发现半局部参数，网络的数学研究，是有用的连接结构和流变学。我们的研究结果，使用毛细管悬浮液作为模型系统，表明，使用的聚类系数，结合配位数，是能够捕捉到不仅是颗粒的团聚，但也措施的形成组。这些现象与流变特性密切相关。目前的稀疏网络不能用介数中心性等已建立的技术来描述。
2020-07-13 cond-mat.soft
Rheology of colloidal microphases in a model with competing interactions
模拟具有竞争相互作用的胶体颗粒模型，研究了胶体微相的二维流变特性。由于短程吸引力和长程排斥力之间的竞争，作为密度的函数，该模型表现出各种微相，如团簇，条纹或带有气泡的晶体。我们准备在一个有限的微相系统采用蒙特卡罗模拟，然后淬火系统在T=0。然后通过施加拖曳力曲线来剪切所得到的配置。我们集成数值的运动方程的颗粒和分析的动力学作为密度和施加的应变率的函数。我们测量的应力-应变曲线和表征的胶体微相的屈服。结果取决于微相的类型：（i）团簇容易沿层剪切，旋转有助于相对运动。(ii)平行于流动方向的条纹容易剪切，垂直于流动方向的条纹容易堵塞，在足够强的剪切速率下，垂直条纹的方向与流动方向一致。(iii)具有气泡的晶体通过沿着气泡破裂并最终形成条纹而屈服。我们讨论的位错，所发射的气泡，在屈服过程中的作用。
2008-02-08 cond-mat.soft
Rheology primer for nanoparticle scientists
力学性能与系统的结构和动力学有着内在的联系。研究力学性能的主要工具是流变学和微观流变学。这些技术可以专注于任何种类的胶体系统和/或纳米结构的宏观和微观机械性能。可以进行几种实验来研究胶体系统的力学性质;然而，它们的解释可能并不总是简单的。在这里，我们的目的是为初学者提供一个简单的指南，最常见的流变学实验。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Intracellular micro-rheology probed by micron-sized wires
在过去的十年中，在细胞和组织的微观流变学领域取得了迅速的进展。鉴于生命系统的复杂性，需要开发新型的纳米和微米尺寸的探针，特别是与周围介质具有受控相互作用的探针。在本文中，我们评估使用微米尺寸的电线作为潜在的探针的机械性能的细胞。基于线的微流变技术应用于活细胞，如鼠成纤维细胞和犬肾上皮细胞。使用光学显微镜和图像处理，获得与其旋转动力学相关的丝的均方角位移（MSAD）作为时间的函数。它揭示了一个布朗式的扩散制度，其中MSA的规模与时间呈线性关系，并作为导线长度的立方的倒数。这种缩放表明，可以确定细胞内介质的有效粘度，并且在1 - 10微米的范围内，它不依赖于测量它的长度尺度。
2013-05-04 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Rheology and structure of a suspension of deformable particles in plane Poiseuille flow
我们提出了一个实验研究的流变性和结构的受限悬浮液中流动的可变形颗粒在准二维Poiffille流。由于精确的微流体粘度测定技术结合浓度分布的测量，我们的研究提供了第一个实验确认{与三维颗粒}的结构化效应和流变学之间的强关系，以前只报道在纯二维系统的数值模拟。在由于限制而发生强结构化效应的条件下，有效粘度随颗粒浓度（这里是红细胞）的演变显示出与悬浮液结构中的定性转变相关的快速增长和平稳期的显著连续范围。
2022-04-07 cond-mat.soft
Dynamics and rheology of 2D colloidal crystals with active anisotropic impurities
本研究设计了包含活性PS-Pt Janus粒子的二维胶体晶体模型，发现少量活性杂质的运动能驱动界面发生从类固态到类液态的相变，其局部扰动对整体粘弹性产生长程效应，为复杂流体界面系统提供了见解。
2023-11-23 cond-mat.soft
Flow and rheology of frictional elongated grains
采用离散元模型（DEM）计算方法研究了由摩擦伸长颗粒组成的三维颗粒体系的流变特性。模拟了摩擦球柱的均匀剪切流动，计算了若干流变量。在$μ(I)$流变学的框架中，发现有效摩擦对于颗粒间摩擦系数$μ_p \lesssim 0.4$是纵横比的非单调函数，而对于较大的$μ_p$，它是增函数。我们揭示了这种特殊的非单调行为的微观起源。我们显示的非平凡的速度波动的耗散制度的依赖性，并追溯到粒子水平的量的正常应力差异的行为。
2020-11-24 cond-mat.soft
Actuated rheology of magnetic micro-swimmers suspensions : emergence of motor and brake states
研究了磁场对磁性微泳者悬浮液流变学的影响。我们使用一个模型的稀悬浮液在简单的剪切和恒定的磁场。颗粒剪切应力的推和拉类型的微型游泳者。在低剪切速率的极限下，流变学表现出恒定的剪切应力，称为驱动应力，其仅取决于颗粒的游泳活动。该应力由磁场引起，并且可以是正的（制动状态）或负的（电机状态）。在低磁场的限制下，电动机制动效果的比例关系导出作为模型的无量纲参数的函数。在这种情况下，剪切应力是剪切速率的仿射函数。最后讨论了这种主动系统控制流体流变响应的可能性。
2018-03-19 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Bulk rheology and microrheology of active fluids
我们模拟宏观剪切实验中的活性向列相，并将它们与微观流变学模拟，其中一个球形探针粒子被拖过一个活跃的流体。在这两种情况下，我们定义了一个有效粘度：在整体剪切模拟的情况下，这是剪切应力和剪切速率之间的比率，而在微观流变学的情况下，它涉及摩擦系数和粒度之间的比率。我们表明，这种有效的粘度，而不是仅仅是一个属性的活性流体，是由选择的方式来测量它的影响，并强烈依赖于细节，如锚定条件在探针表面和系统的大小和探针颗粒的大小。
2012-11-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly and rheology of dipolar colloids in simple shear - studied by multi-particle collision dynamics
磁性纳米粒子在胶体溶液中自组装成各种排列结构，对流体的流动行为有着深远的影响。然而，流变响应的发展中的微观结构的精确作用还没有被可靠地量化。我们调查的偶极胶体在简单的剪切使用混合分子动力学和多粒子碰撞动力学模拟与显式粗粒流体力学的自组装;进行模拟流变学研究和应用微力学模型产生主曲线，显示的证据的普遍性的结构行为所管辖的竞争的结合（偶极）和侵蚀（热和/或流体动力学）的应力。模拟显示的粘度变化在几个数量级的公平的定量协议与各种文献来源，证实了该方法的普遍性，这似乎适用于广泛的不同的长度尺度和广泛的物理系统。
2017-04-24 cond-mat.soft
Application of light pressure in the rheology of biopolymers
变形力的精确测量和变形动力学的观测以及微小样品制备的困难是影响微尺度实验的主要问题。本文提出了一种利用光的压力直接观察和测量空气中弹性微纤维力学参数的方法。对于DNA微纤维，机械特性的行为动力学的观察和改变结构的方法的灵敏度被证明。
2015-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Active rheology of soft solids performed with acoustical tweezers
本文利用单束声学镊子操控水凝胶中电解产生的微气泡，结合弹性模型与辐射力计算测得局部剪切模量，并与流变仪体相测量结果一致，为复杂软材料的主动流变学表征提供了新工具。
2025-01-30 cond-mat.soft physics.class-ph
Orientational dynamics and rheology of active suspensions in weakly viscoelastic flows
本文研究弱粘弹性剪切流中微型游泳者悬浮液的取向动力学与流变学，发现活性粘弹性应力改变 Jeffery 轨道，pusher 型游泳者可抵抗旋转，且活性与弹性响应显著放大游泳者诱导粘度，使超流态在更低体积分数下出现。
2023-09-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rheology of Polydisperse non-Spherical Graphite Particles Suspended in Mineral Oil
我们研究了填料浓度和微观物理对悬浮在牛顿矿物油中的多分散片状石墨颗粒的流变性的作用。在稳定剪切下，我们的样品表现出剪切变稀和屈服行为观察到的体积分数$ϕ> 0.18$。时间-温度的叠加，观察到使用阿耳忒弥斯型水平位移因子，给出的流动活化能，这是依赖于石墨的体积分数，这表明浓度依赖性的贡献，在悬浮液中的弛豫过程。的流动曲线拟合的约束为基础的模型，表明流动行为是由摩擦和粘合剂接触，与模型表明，粘合剂的应力是温度依赖性的控制。
2022-10-26 cond-mat.soft
Microfluidic Oscillatory Rheology of Transported Soft Particles
PMMH, ESPCI, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（PMHM, ESPCI, 巴黎文理研究大学, 法国国家科学研究中心, 索邦大学, 巴黎西岱大学）；Gulliver, ESPCI, Université PSL, CNRS, IPGG（古利弗实验室, ESPCI, 巴黎文理研究大学, 法国国家科学研究中心, 地球物理与地质化学研究所）；Institut Universitaire de France (IUF)（法兰西学院）；Molecular, Macromolecular Chemistry, and Materials, ESPCI Paris（分子、大分子化学与材料系, ESPCI巴黎）
本文综述了微流控通道在输运软颗粒（如乳液、生物流体）中施加动态力进行流变测量的技术，并展望了未来在润滑膜、界面弛豫和高通量表征等方向的研究。
2026-06-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Linear and Nonlinear Rheology and Structural Relaxation in Dense Glassy and Jammed Soft Repulsive Microgel Suspensions
我们提出了一个综合的实验和定量的理论研究的自交联，中性，排斥pNIPAM微凝胶悬浮液的浓度（c）范围跨越流体，玻璃和假定的“软堵塞”制度的力学。在玻璃状态下，我们测量了超过30年的线性弹性动态剪切模量，其遵循明显的幂律浓度依赖性G '~ $c^{5.64}$，然后在高浓度下急剧交叉到接近线性增长。我们制定了一个理论的方法来解决所有三个政权在一个单一的概念布朗动力学框架。一个最低限度的单颗粒描述的构建，允许微凝胶大小随浓度变化，由于空间去溶胀效应。使用赫兹排斥粒子间的潜力和一套统计力学理论，定量预测在静态条件下的微凝胶集体结构，动态本地化长度，弹性模量，和结构弛豫时间。基于一个恒定的颗粒间排斥强度参数，这是由需要的理论，以重现整个浓度范围内的线性弹性剪切模量确定的，我们证明了良好的理论和实验之间的一致性。理论预测了静态结构弛豫时间在变形下的变化，以及屈服应力和应变随浓度的变化。与我们的观察得到合理的协议。据我们所知，这是第一次尝试定量了解结构，静态松弛和剪切弹性，和非线性屈服的致密微凝胶悬浮液使用微观力为基础的理论方法，包括激活跳跃过程。我们希望我们的方法将是有用的其他软聚合物颗粒悬浮液的核壳家庭。
2018-09-28 cond-mat.soft
Microscopic origin of frictional rheology in dense suspensions: correlations in force space
我们开发了一个统计框架的流变性的密集，非布朗悬浮液，在一个空间中的相关性代表的力量，这是双重的位置空间的基础上。从二维悬浮液的模拟得到的稳态组态的系综工作，我们发现在力空间的对关联函数的各向异性的变化与限制剪切应力（$σ_{xy}$）和包装分数（$ϕ$）。利用这些微观相关性，我们建立了宏观摩擦系数的统计理论：应力张量的各向异性，$μ= σ_{xy}/P$。我们发现，$μ$减少（i）$ϕ$增加和（ii）随着$σ_{xy}$增加。使用一个新的本构关系之间的$μ$和粘度的稠密悬浮液，概括率独立的，我们表明，我们的理论预测的不连续剪切增稠（DST）的流动图，是在良好的协议与数值模拟，和定性特征的$μ$，导致通用的流动图的DST流体在实验中观察到。
2018-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glass and Jamming Rheology in Soft Particles Made of PNIPAM and Polyacrylic Acid
软胶体的相行为已经引起了极大的关注，由于大量的各种新的现象出现，从他们的能力，包装在非常高的体积分数。在这里，我们报告的互穿聚合物网络微凝胶组成的聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）和聚丙烯酸（PAAc）在固定的PAAc含量作为重量浓度的函数的流变学测量。我们发现了三种不同的流变学制度的特点，三种不同的状态：牛顿剪切稀化流体，有吸引力的玻璃，其特征在于屈服应力，和堵塞状态。我们讨论了驱动这些状态形成的可能的分子机制。
2022-02-24 cond-mat.soft
Nanoscopic Interfacial Hydrogel Viscoelasticity Revealed from Comparison of Macroscopic and Microscopic Rheology
通过比较 PEO 水凝胶的宏观与粒子微流变测量，结合瞬态 Stokes 方程、小角中子散射和广义 Stokes-Einstein 关系，揭示示踪粒子周围纳米界面壳层的粘弹性。
2024-02-16 cond-mat.soft physics.chem-ph
On simultaneous fitting of nonlinear and linear rheology data: Preventing a false sense of certainty
不确定性通过计算传播，下至分子尺度以推断微观结构特征，上至宏观尺度以预测流动模拟。在这里，我们研究不确定性量化的顺序（两步）与同时（一次全部）拟合方法与线性和弱非线性流变数据。使用一个例子的组合数据集上的小振幅振荡剪切（SAOS）和中等振幅振荡剪切（MAOS）的线性缠结聚合物熔体（顺式-1，4-聚异戊二烯），我们证明了与多模式Giesekus模型的拟合参数的不确定性是如何显着低估的顺序拟合，因为忽略了模型参数的相关性。这些结果是令人惊讶的，因为弱非线性数据与线性数据只有一个渐进的步骤，但它对线性模型参数的校准有显着的影响。同样，非线性参数估计值和不确定性受到同时拟合中考虑线性数据的影响。为了比较非线性参数（Giesekus模型的迁移率参数{α_i}）的多模谱，我们基于与高频MAOS极限相关的谱的矩导出新的平均测量。光谱平均值也对顺序拟合与同时拟合敏感。我们的研究结果揭示了使用同时拟合诚实的不确定性量化的重要性，即使是弱非线性数据。
2022-02-06 cond-mat.soft
Rheology of bacterial suspensions under confinement
作为活性流体的典型模型，细菌悬浮液显示出与其对应的胶体悬浮液截然不同的有趣的流变响应。尽管大量细菌悬浮液的流动已经被广泛研究，但限制下的细菌悬浮液的流变学尚未被实验探索。在这里，使用微流控粘度计，我们系统地测量稀E的流变性。大肠杆菌悬浮液在不同程度的限制。我们的研究揭示了一个强大的限制效应：细菌悬浮液的粘度大幅下降时，限制规模是可比的或小于细菌的运行长度。此外，我们还研究了剪切流中细菌悬浮液的微观动力学，包括速度分布，细菌密度分布和单个细菌的动力学。这些测量使我们能够构建一个简单的启发式模型的基础上的边界层的上游游泳的细菌附近的限制壁，定性地解释了我们的实验观察。我们的研究揭示了集体细菌运动的边界层对受限细菌悬浮液流动的影响。我们的研究结果提供了一个基准测试不同的流变学模型的活性流体，是有用的了解有限的几何形状中的微生物的运输。
2019-06-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unified study of glass and jamming rheology in soft particle systems
我们数值研究了大体积分数下软排斥颗粒的剪切流变学。粘性耗散和热运动之间的相互作用的结果在多个流变制度，包括牛顿，剪切稀化和屈服应力制度附近的“胶态”玻璃化转变时，热波动是重要的，跨越到定性类似的制度附近的“堵塞”过渡时，耗散占主导地位。在交叉区，玻璃和堵塞扇区共存，并给出复杂的流量曲线。虽然玻璃和堵塞限制的特点是类似的宏观流动曲线，我们表明，它们发生在不同的时间和应力尺度，并对应于不同的微观动力学。我们提出了一个简单的流变模型描述的玻璃堵塞交叉的流量曲线，并讨论了我们的研究结果的实验意义。
2012-07-07 cond-mat.soft
Short-time Rheology and Diffusion in Suspensions of Yukawa-type Colloidal Particles
对带电胶体球悬浮液的短时动力学进行了全面的研究。探索的参数空间涵盖了流体状态制度的主要部分，胶体浓度延伸到冻结过渡。粒子被假定为直接相互作用的硬核加屏蔽库仑势，并间接溶剂介导的流体动力学相互作用（HI）。通过与精确的加速Stokesian动力学（ASD）模拟的流体动力学函数H（q）和高频粘度的比较，我们研究了两个快速和易于实现的分析方案的准确性。第一个方案，称为成对添加剂（PA）计划，使用精确的两体流体动力学迁移率张量。这是在良好的协议与ASD模拟的H（q）和高频粘度，较小的体积分数高达约10%和20%，分别。第二种格式是结合了Beenakker和Mazur的δγ-格式和PA格式的优点的混合格式。它导致预测与模拟数据吻合良好，所有考虑的浓度，从而结合精度与计算效率。混合方法被用来测试的广义斯托克斯-爱因斯坦（GSE）关系提出的Kholodenko和道格拉斯的准确性，显示其严重违反低盐度系统。然而，对于硬球，这个GSE关系适用得相当好。
2011-09-06 cond-mat.soft
Theory for the rheology of dense non-Brownian suspensions: divergence of viscosities and $μ$-$J$ rheology
本文发展了一个以体积分数$φ$为特征的稠密非布朗悬浮液流变学的系统微观理论。对于压力$P$和剪切应力$σ_{xy}$，即$P \sim σ_{xy} \sim \dotγη_0 δφ^{-2}$，该理论成功地导出了堵塞点附近的临界行为（体积分数$φ_{J}$），其中$\dotγ$是剪切速率，$η_0$是溶剂的剪切粘度，并且$δφ= φ_J - φ> 0$是距堵塞点的距离。它还成功地描述了应力比$μ= σ_{xy}/P$相对于粘性数$J=\dotγη_{0}/P$的行为。
2019-02-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Localized elasticity governs the nonlinear rheology of colloidal supercooled liquids
我们提出了一个理解具有软排斥势的过冷液体非线性流变学的微观图像。基于布朗动力学模拟的过冷电荷稳定胶体悬浮液，我们的分析表明，在足够大的剪切速率（sr）下，粘度（eta）的剪切变稀（表示为eta~sr^（-lambda））源于局域弹性区（LER）的演化。LER是由参考粒子的前几个配位壳层组成的瞬态区域。为了响应外部剪切，LER内的颗粒在LER屈服之前经历近仿射位移。LER的特征应变（gamma）和尺寸（xi）分别由gamma~sr^（-nu）和xi~sr^（-nu）决定。三个指数lambda、nu和nu通过lambda=1-nu =4*nu相关。这个简单的关系将非线性流变学与系统的弹性性质和微观构型畸变联系起来。LER的弛豫是通过沿剪切几何形状的延伸方向的大步长非仿射颗粒位移来促进的，步长为0.4颗粒直径。流动中LER的弹性形变和松弛是普遍存在的，是控制体非线性粘弹性的基本过程。我们应用这个模型来分析剪切电荷稳定的胶体悬浮液的流变小角中子散射数据。可以看出，我们的模型很好地解释了中子能谱和流变数据。
2022-09-23 cond-mat.soft
Power law viscoelasticity of a fractal colloidal gel
幂律流变学在复杂材料中广泛存在，其特征在于存在非常宽范围的微观结构长度和时间尺度。虽然存在能够再现所观察到的流变学特征的唯象模型，但一般来说，与这种机械行为的微观起源的良好联系仍然缺失。作为一个模型系统，这项工作的重点是分形胶体凝胶。我们彻底表征了样品的线性幂律流变性及其年龄依赖性。我们表明，在所有的样品年龄和各种流变测试的凝胶线性粘弹性是非常准确地描述了分数麦克斯韦（FM）模型，其特征在于由幂律行为。由于一个独特的设置，耦合小角度的静态和动态光散射的流变测量，我们证明了在线性制度中观察到的幂律流变学起源于可逆的非仿射重排，并讨论了FM模型和凝胶的微观结构之间的可能关系。
2018-10-05 cond-mat.soft
Micro-rheology of a particle in a nonlinear bath: Stochastic Prandtl-Tomlinson model
布朗粒子在非线性浴中的运动，例如，粘弹性流体，是非常感兴趣的。我们从理论上研究了一个简单的模型，这样的浴，其中两个粒子通过正弦势耦合。该模型是著名的Prandtl Tomlinson模型的扩展，已被发现再现了最近实验的某些方面，例如剪切稀化和位置振荡[J. Chem. Phys. { \bf 154}，184904（2021）]。详细分析这个模型，我们表明，位置振荡的预测行为与实验观察到的趋势定性一致;（i）振荡只出现在一定的制度的速度和陷阱刚度的限制潜力，及（ii），振幅和频率的振荡增加与驱动速度，后者在一个线性的方式。增加势垒高度的模型产生的断裂过渡作为驱动速度的函数，系统突然从一个温和的驱动状态到一个强烈的驱动状态的变化。振荡频率的比例为$(v_0-v_0^*)^{1/2}$附近的破裂速度$v_0^*$，发现无限的陷阱刚度。调查的（微）粘度为不同的参数范围内，我们注意到，位置振荡离开他们的签名由一个额外的（温和的）高原的流量曲线，表明振荡影响的微粘度。对于时间调制驱动，被驱动粒子的平均摩擦力表现出明显的共振行为，即它强烈地作为驱动频率的函数而变化。该模型有两个已知的限制：对于无限的陷阱刚度，它可以映射到倾斜的周期势中的扩散。对于无限大的浴摩擦，恢复了原来的Prandtl Tomlinson模型.我们发现，该模型的流动曲线（大致）跨越这两个极限情况之间。
2021-07-02 cond-mat.soft
DNA topology dictates strength and flocculation in DNA-microtubule composites
聚合物复合材料在生物学和工业中普遍存在，这是由于它们具有在单物种系统中无法获得的理想机械性能。同时，聚合物拓扑结构已被证明在调节聚合物流体的流变性中起关键作用。然而，拓扑结构如何影响复合材料的流变性仍然知之甚少。在这里，我们创造了刚性杆（微管）的复合材料聚合在柔性线性和环状聚合物（DNA）的纠缠解决方案。我们耦合线性和非线性光镊微流变学与共聚焦显微镜和缩放粒子理论表明，线性DNA和微管的复合材料表现出强烈的非单调依赖性的弹性和刚度的微管浓度，由于耗尽驱动的聚合和絮凝的微管。相比之下，环DNA和微管的复合材料显示出更温和的单调增加弹性强度与微管浓度，我们证明这是由于环与微管混合的能力增加。
2021-05-06 cond-mat.soft
A two-axes shear cell for rheo-optics
该研究开发了一种结合双轴平行板剪切池与光学显微镜及光子相关成像的流变光学平台，可同时研究软材料在剪切下的流变响应与微观动力学，并通过微凝胶软玻璃实验验证了其性能。
2025-09-09 cond-mat.soft
Structure and Rheology of the Defect-gel States of Pure and Particle-dispersed Lyotropic Lamellar Phases
我们提出了重要的新的结果，从光学显微镜和流变仪上适度集中的溶致近晶，有和没有颗粒添加剂。剪切处理使相位迅速对齐，除了一个明显的油性条纹缺陷网络，它退火得慢得多。如果直径为几微米的球形颗粒分散在层状介质中，则部分缺陷网络在剪切处理下保持，其节点锚定在颗粒上。所制备的样品具有相当大的储能模量和损耗模量，两者在剪切处理下均稳定下降。添加颗粒增强了模量，并延缓了它们在剪切下的衰减。在剪切处理的各种持续时间之后的频率依赖性储能模量的数据可以按比例缩放以折叠到单个曲线上。因此，这些样品中的弹性和耗散主要来自缺陷网络，而不是直接来自近晶弹性和流体动力学。
1999-07-14 cond-mat.soft
Optomechanical micro-rheology of complex fluids at ultra-high frequency
提出一种超高频光机械微流变方法，利用微尺度机械盘探针和解析模型在100 MHz至1 GHz范围内局部测量复杂流体流变特性，揭示了液态1-癸醇的非牛顿行为及分子弛豫动力学。
2024-10-17 cond-mat.soft physics.optics
Steady-state rheology and structure of soft hybrid mixtures of liquid crystals and magnetic nanoparticles
使用非平衡态分子动力学模拟，我们研究了一个模型的混合物的液晶（LC）和偶极软球（DSS）代表磁性纳米粒子的流变学。使用Lees-Edwards周期性边界条件，以不同的剪切速率剪切散装各向同性LC-DSS混合物。研究了不同偶极偶联强度（$λ$）的DSS体系的稳态流变性能以及剪切对体系微观结构的影响。我们发现，在大的剪切速率下，混合物表现出剪切稀化行为的所有考虑值的$λ$。在$λ$的低和中间值下，随着施加的剪切速率的增加，观察到从牛顿行为到非牛顿行为的交叉。相反，对于大的$λ$值，在所考虑的剪切速率范围内未观察到这种交叉。而且，非牛顿状态的程度随着$λ$的增加而增加。这些特征可以通过剪切引起的微观结构变化来理解。特别是，液晶显示剪切诱导的各向同性到的剪切速率与剪切速率依赖程度的剪切有序的过渡。的DSS显示剪切诱导的有序仅为大值的$λ$，其中的颗粒自组装成链。此外，在大$λ$和低剪切速率下，我们的模拟表明DSS形成铁磁畴。
2019-10-18 cond-mat.soft
Time-resolved microstructural changes in large amplitude oscillatory shear of model single and double component soft gels
当施加足够的变形时，软颗粒凝胶可以可逆地屈服，并且这种转变的特征可以通过设计混合水凝胶复合材料来增强或限制。虽然这些系统的微观动力学和宏观流变学已经分别详细研究，但两者之间的直接联系的发展一直很困难，特别是关于非线性流变学。为了弥补这一差距，我们进行了一系列的大振幅振荡剪切（LAOS）的数值测量模型软颗粒凝胶在不同的体积分数，使用粗粒度的分子动力学模拟。我们首先研究具有局部弯曲刚度的颗粒网络，然后将其与可以提供额外交联的第二组分结合以获得双组分网络。通过物理过程序列（SPP）框架，我们定义了时间分辨的动态模量，并通过跟踪这些模量的变化，我们可以区分作为时间的函数的材料行为的转变。这种方法有助于我们建立微观起源的非线性流变学连接的动态模量的变化，相应的微观结构的变化，包括非仿射位移的颗粒，断裂，形成和定向的债券的变形。
2022-11-07 cond-mat.soft
Probing shear-induced rearrangements in Fourier Space. I. Dynamic Light Scattering
了解软物质流变行为的微观起源是一项长期的努力。虽然早期的努力主要集中在流变学和结构之间的关系，目前的研究集中在微观动力学的作用。我们在两个同伴论文中提出了一个彻底的讨论傅立叶空间为基础的方法可以耦合到流变学揭示的微观动力学和软系统的机械响应之间的关系。在这第一个同伴文件中，我们报告的理论，数值和实验研究动态光散射耦合流变学。虽然在理想固体和简单粘性流体中，剪切变形下的位移场是纯仿射的，但在许多非常感兴趣的情况下会出现额外的非仿射位移，例如在弹性非均匀材料中或由于塑性重排。我们展示了如何通过动态光散射分别求解仿射位移和非仿射位移，并详细讨论了典型实验中几种非理想性的影响。
2018-02-11 cond-mat.soft
Microstructure and rheology of finite inertia neutrally buoyant suspensions
采用基于离散Boltzmann流体模型和颗粒牛顿动力学的格子玻尔兹曼方法（LBM），研究了有限惯性条件下中性浮力硬球颗粒在牛顿流体中悬浮液的微观结构和流变特性。悬浮液进行简单剪切流和性能的雷诺数和体积分数，$ϕ$的函数进行了研究。惯性由颗粒尺度剪切流雷诺数$Re = \frac{ρ\dotγa^{2}}μ$表征，其中$a$是颗粒半径，$\dotγ$是剪切速率，$ρ$和$μ$分别是流体的密度和粘度。研究了惯性和体积分数对$0.005\leqslant Re \leqslant 5$和$0.1\leqslant ϕ\leqslant 0.35$的影响。利用对分布函数$g(\boldsymbol{r})$研究了流动诱导的微观结构。不同的应力机制，包括那些由于表面牵引力（应力波），加速度，和雷诺应力由于速度波动计算和它们的影响上的第一和第二法向应力差，颗粒压力和悬浮液的粘度进行了详细说明。给出了质点力和力矩的概率密度函数。
2014-03-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rheology of active polar emulsions: from linear to unidirectional and unviscid flow, and intermittent viscosity
用格子玻尔兹曼方法研究了由极性活性组分和各向同性被动流体组成的乳状液的流变行为。通过改变剪切速率和伸展活性（例如，在微管马达悬浮液中）。通过增加活动，第一个过渡发生从线性流政权自发的持续单向宏观尺度流，其次是另一个过渡到（低剪切）间歇性流政权与共存的状态，积极的，消极的，和消失的表观粘度，或（高剪切）对称剪切稀化制度。不同的行为可以解释在靠近墙壁的极化场的动力学。最大熵产生原理选择间歇状态中最可能的状态。
2019-09-25 cond-mat.soft
Disentangling glass and jamming physics in the rheology of soft materials
在大密度下，由于拥挤效应可能引起布朗粒子的玻璃化转变，或非布朗粒子的堵塞转变，软粒子体系的剪切流变学变得复杂。在这里，我们成功地探讨了假设，即剪切应力的贡献，从玻璃和干扰物理是“添加剂”。我们表明，在各种软材料中测量的实验流动曲线（胶态硬球、微凝胶悬浮液、乳液、含水泡沫）以及在热和非热极限下获得的软排斥性颗粒的数值流动曲线可以通过一个简单的模型很好地描述，该模型假设玻璃和堵塞流变性对剪切应力有线性贡献，只要在两个扇区中正确识别时间和应力的相关标度。我们的分析证实，胶体硬球的动力学是唯一的玻璃物理控制，而水性泡沫只对干扰效果敏感。我们表明，微米级乳液的贡献都需要成功地占流动曲线，这揭示了这两种现象的不同签名。最后，对于两个系统的软微凝胶颗粒，我们表明，流动曲线是胶体系统的玻璃化转变的代表，并推断微凝胶颗粒是不太适合研究的干扰过渡实验。
2013-02-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Derivation of a constitutive model for the rheology of jammed soft suspensions from particle dynamics
考虑到堵塞密度以上的二维软悬浮液的流变特性，从微观粒子动力学出发，推导了一个张量本构模型。从控制$N$ -粒子分布的方程出发，导出了应力张量的演化方程。这个演化方程不是封闭的，因为它涉及到对粒子和三粒子的关联函数。为了封闭这个方程，我们首先采用标准的柯克伍德封闭关系来表示三粒子的关联函数的对关联函数。然后，我们使用一个简单的和物理动机的对关联函数的参数化，以获得一个封闭的演化方程的应力张量。后者自然地表示为压力和应力张量的偏量部分的单独的演化方程。这些演化方程为我们提供了一个非线性张量本构模型描述的流变响应的堵塞软悬浮液的任意均匀变形。这种微观根源的描述的优点之一是，在本构模型中出现的系数是已知的包装分数和微观参数。
2022-03-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of dense granular flows for elongated particles
本文用三维数值模拟方法研究了无摩擦球柱中稠密颗粒流的流变特性。在球形颗粒的情况下，有效摩擦$μ$是惯性数$I$的增函数，我们系统地研究了$μ$对颗粒纵横比$Q$，以及法向应力差，体积分数和配位数的依赖性。特别地，我们表明准静摩擦系数与$Q$是非单调的：从球形情况$Q=1$，它首先急剧增加，在$Q \simeq 1.05$附近达到最大值，然后缓慢减小，回到$Q \simeq 2$的初始值。我们提供了一个微观的解释，这种意想不到的行为，通过分析周围的颗粒的耗散接触的分布：相比球体，稍微细长的颗粒增强其中央圆柱形带的接触，而在较大的纵横比颗粒往往对齐和耗散的优先接触在其半球形帽。
2017-10-18 cond-mat.soft
Linear and nonlinear rheology of wormlike micelles
几种表面活性剂分子在溶液中自组装形成长的、圆柱形的、柔性的蠕虫状胶束。这些胶束可以彼此缠结，导致粘弹性相。这些相的流变性质是非常有趣的，并且近年来一直是大量实验和理论研究的主题。我们将报告我们最近的工作的宏观流变学，微观流变学和非线性流动行为的表面活性剂CTAT（十六烷基三甲基铵甲苯磺酸盐）稀水溶液。该系统形成细长的胶束，并在不添加电解质的情况下在低浓度（$\sim$ 0.9重量%）下表现出强粘弹性。$G(ω)$的微观流变学测量已经使用扩散波光谱学完成，这将与使用锥板流变仪完成的常规频率扫描测量进行比较。本文的第二部分涉及非线性流变学，其中测得的剪切应力$σ$是剪切速率$\dotγ$的非单调函数。在应力控制实验中，剪切应力显示出大于某个临界应变速率的$\dotγ$的平台，类似于关于CPyCl/NaSal系统的早期报道。Cates等人提出，平台是剪切带形式的机械不稳定性的标志。我们已经进行了大量的实验控制应变率条件下，研究剪切应力的时间依赖性。测得的剪切应力的时间序列进行了分析，在相关积分和李雅普诺夫指数明确地表明，该行为是典型的低维动力系统。
2000-01-02 cond-mat.soft
