Shear-driven solidification of dilute colloidal suspensions
我们表明，剪切诱导的稀电荷稳定（DLVO）胶体的固化是由于剪切诱导的形成和破碎的大的非布朗集团之间的相互作用。虽然它们的尺寸受到破碎的限制，但它们的数密度随着剪切时间的增加而增加。在流动停止时，簇的密集堆积通过粒状键互连成刚性状态，每个键涉及大量的初级胶体键。在稀胶体悬浮液中出现的剪切驱动固化的图像结合了布朗体系的凝胶化和非热体系的堵塞。
2011-03-09 cond-mat.soft
Shear-induced Diffusion in Dilute Suspensions of Charged Colloids
我们提出了一个模型的非平衡增强胶体自扩散在外部施加的剪切流带电系统。扩散的增强是根据剪切流中颗粒之间的静电二体相互作用来计算的。在高剪切速率，低体积分数的限制，我们的模型是有效的，我们比较这些计算的实验邱等。61，2554（1988）]。
2001-09-06 cond-mat.soft
Strain Heterogeneity in Sheared Colloids Revealed by Neutron Scattering
最近的计算和理论研究表明，胶体悬浮体在稳态剪切下的变形在颗粒水平上是高度不均匀的，并且对宏观变形行为具有关键影响。尽管其相关的各种工业应用的胶体悬浮液，散射的研究集中在解决非平衡胶体结构的异质性是稀缺的。在这里，我们报告的第一个实验结果，使用小角中子散射。从应变不均匀性的演变，我们得出结论，剪切诱导变形从近仿射行为在低剪切速率，塑性重排时，剪切速率是高的。
2017-10-16 cond-mat.soft
Jamming Distance Dictates Colloidal Shear Thickening
我们报告的动态接触网络的胶体悬浮液剪切增稠的实验和计算观察。致密的悬浮液由空间稳定的聚（甲基丙烯酸甲酯）硬球胶体组成，其是球对称的，并具有不同的表面粗糙度。共焦流变仪和耗散粒子动力学模拟表明，剪切增稠强度与缩放赤字接触数和缩放堵塞距离呈指数关系。与光滑胶体相比，粗糙胶体经历额外的切向和滚动约束，需要平均少1.5 - 2个颗粒接触，以产生相同的剪切增稠强度。这是因为表面粗糙度增强了几何摩擦，使得粗糙胶体在堵塞点附近的自由体积不会发生大的变化。相比之下，光滑的胶体必须经历自由体积的显着减少，以支持等效的剪切应力。不同胶体粗糙度下的有效自由体积与剪切下堵塞时最大近邻数的不足有关。我们的研究结果进一步表明，每个接触的力是不同的颗粒具有不同的形态。
2021-06-03 cond-mat.soft
Rejuvenation and overaging in a colloidal glass under shear
我们报告的修改提交剪切的胶体玻璃的微观动力学。我们使用多散斑扩散波光谱来监测样品受到各种应变后自发慢弛豫过程的演变。我们发现，高剪切恢复活力的系统，并加快其动态，而适度的剪切overage系统。我们分析这一现象的Bouchaud的陷阱模型的框架内。
2002-03-15 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
Highly Anisotropic Vorticity Aligned Structures in a Shear Thickening Attractive Colloidal System
涡旋对齐的圆柱形絮凝体的炭黑颗粒是一致的一个主要的剪切增稠过渡在稳定的流动，也出现作为瞬态结构中的流动响应的凝胶在高剪切速率下产生的二次剪切增稠。
2008-05-13 cond-mat.soft
Shear-induced migration in colloidal suspensions
使用布朗动力学模拟，我们进行了系统的调查剪切诱导迁移的胶体粒子受到Poiffille流在圆柱形和平面几何形状。我们发现，添加一个有吸引力的组件的粒子间的相互作用增强了迁移效果，与最近的模拟研究血小板悬浮液。单分散，双分散和多分散系统的研究在一定范围内的剪切速率，考虑稳态和瞬态动力学所产生的发病流动。对于双分散和多分散体系，观察到尺寸偏析。
2017-12-19 cond-mat.soft
Onset of flow in a confined colloidal glass under an imposed shear stress
利用数值模拟方法研究了在均匀剪切应力作用下的受限胶体玻璃。在宏观和微观尺度上，随后的动力学在流动的开始进行了研究。当施加的应力逐渐减少时，稳定流开始的时间尺度发散，与长寿命的空间不均匀性。在此屈服应力区附近，观察到剪切带结构形式的持续蠕变。
2014-10-26 cond-mat.soft
Shear thickening in Electrically Stabilized Colloidal Suspensions
提出了一种理论的剪切增稠的胶体悬浮液中的颗粒，稳定的静电斥力的发病。基于活化模型的临界剪切应力可以推导出一个恒定的电位和恒定的电荷的方法的球体在稠密的悬浮液中的剪切增稠的开始。与以前的模型不同，考虑了总的相互作用势（吸引力和排斥力之和）。临界剪切应力与总相互作用势的最大值有关，该最大值由每个颗粒的自由体积缩放。与实验研究的比较表明了理论的适用性。
2011-07-25 cond-mat.soft
A quest for shear banding in ideal and non ideal colloidal rods
我们使用流变学、小角中子散射和激光多普勒测速相结合的方法，评估了在非常接近各向同性旋节线的稳态剪切下半稀棒状胶体悬浮液剪切带形成的可能性。采用模型系统，其允许颗粒的长度和刚度变化。流变学特征表明，这些系统在中等剪切速率下强烈剪切稀化。结果表明，最长和最灵活的杆进行最强的剪切变稀，并有最大的潜力，形成剪切带。虽然我们发现一个小的，但显着的梯度的取向序参量整个间隙的剪切细胞，没有剪切带过渡是听话的在该地区的中间剪切速率。在很低的剪切速率下，梯度条带和壁面滑移同时发生，但剪切带随时间的推移是不稳定的。
2018-11-30 cond-mat.soft
Laning, Thinning and Thickening of Sheared Colloids in a Two-dimensional Taylor-Couette Geometry
我们研究了在二维泰勒-库埃特几何条件下，连续受磁和光转矩剪切的圆形胶体团簇的动力学和流变学性质。通过改变两个驱动场，我们得到了系统的流程图，并报告了沿胶体结构的速度分布。然后，我们使用内部的磁性三聚体作为一个microrheometer，并观察到连续变薄的所有粒子层，然后增厚的第三个以上的阈值字段。实验数据支持布朗动力学模拟。我们的方法提供了一个独特的微观视图上的结构，强烈限制胶体物质的剪切强度减弱或加强，设想在微观尺度上的流变装置的工程。
2018-04-06 cond-mat.soft
Decoupling the effects of shear and extensional flows on the alignment of colloidal rods
纤维素纳米晶体（CNC）可以被认为是模型胶体棒，并在形成具有定制各向异性的软材料方面具有实际应用。在这里，我们采用了两个对比的微流体装置，定量阐明剪切和拉伸流动的稀释CNC分散体的对齐的作用。流场的微观粒子图像测速仪的表征耦合到流致双折射分析，以量化的变形率-对齐关系。CNC对线所需的变形率在拉伸时比剪切时小4 $\times$。延伸中的对齐与变形速率大小无关，但与流动的对齐为0 $^\circ$或90 $^\circ$，取决于其符号。在剪切流动中，随着变形速率的增加，胶体棒逐渐朝向0 $^\circ$取向。我们的研究结果解耦的剪切和拉伸运动学在对齐胶体棒的影响，建立连贯的指导方针，结构化软材料的制造。
2020-09-18 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
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
On the Flow Curve of Colloids Presenting Shear-Induced Phase Transitions
这项工作涉及的胶体系统，开发流体相具有不同的机械性能，即剪切带流体的流动曲线的评价。所涉及的问题是，由于不同的流体相共存于流变池的流动域中，测量的数据不能直接转换成流变函数。为了处理这个问题，剪切应力-剪切速率本构关系被引入来解释稳态流动曲线。该关系源自结构变化的现象学描述，并且涉及在给定剪切应力下多值剪切速率的可能性。数值模拟结果与实验结果吻合较好。一个关键的方面是从流变池中测量的原始数据中充分计算剪切速率函数。
2007-03-21 cond-mat.soft
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
Depinning and heterogeneous dynamics of colloidal crystal layers under shear flow
使用布朗动力学（BD）模拟和分析方法，我们调查的剪切诱导，非平衡动力学的致密胶体悬浮液局限于一个狭窄的狭缝孔。聚焦于其中胶体排列在具有固体状面内结构的定义明确的层中的情况，受限膜显示复杂的非线性行为，例如集体脱钉和通过密度激发的局部输运。这些现象让人联想到在周期性衬底电位上驱动的胶体单层。为了加深这种联系，我们提出了一个有效的模型，该模型将剪切驱动的胶体层的动力学映射到单个粒子在有效衬底电位上的运动。该模型允许估计的临界剪切速率的脱钉过渡的平衡配置的基础上，揭示了重要的参数，如狭缝孔的宽度和相互作用强度的影响。然后，我们转向非均相系统，其中一层小胶体相对于底层大颗粒被剪切。对于这些无公度的系统，我们发现，粒子输运是由密度激发类似于所谓的“扭结”解决方案的Frenkel-Kontorova（FK）模型。然而，与FK模型相反，相应的“反扭结”并不移动。
2016-11-08 cond-mat.soft
Dynamically Correlated Region in Sheared Colloidal Glasses Revealed by Neutron Scattering
利用原位小角中子散射研究了剪切作用下扩展作用荷电胶体玻璃的微观变形机制，发现了一个动态关联区（DCR）。这个短暂的区域提供了抵抗由外部变形所施加的构型重排的能力，如在剪切稀化制度中DCR的尺寸的演变和在低和中等剪切速率下由DCR维持的局部应力与来自流变学测量的宏观应力之间的定量一致性所证明的。这一发现表明，DCR是一个重要的量，在微观上解决流动和变形行为的强相互作用的胶体。
2017-09-21 cond-mat.soft
Bi-axial shear of confined colloidal suspensions: the structure and rheology of the vorticity-aligned string phase
利用一种新型的双轴共焦流变仪，我们研究了约束条件下剪切胶体悬浮液的结构和流变性。与以前的工作一致[X. Cheng \textit{et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.}，2011，109，63]，我们在单轴剪切下在中等浓度的胶体悬浮液中观察到涡旋对齐的弦相。使用双轴剪切协议，我们直接操纵的字符串结构的方向和形态。同时，我们使用双轴力测量装置测量了沿流动和涡度方向的悬浮液流变学。我们的研究结果表明，尽管高度各向异性的微观结构，悬浮液粘度保持各向同性和恒定的剪切速率探索。这些结果表明，流体动力学的贡献占主导地位的悬浮液响应。此外，他们强调双轴共焦流变仪的能力，阐明复杂流体的微观结构和流变学之间的关系。
2013-05-31 cond-mat.soft
Density profiles of a colloidal liquid at a wall under shear flow
利用动力学密度泛函理论，我们分析了剪切流作用下近壁胶体液体的密度分布。由于所考虑的系统的对称性，天真的应用动态密度泛函理论不会导致剪切诱导的平衡密度分布的修改，这将是预期的物理基础。通过引入一个物理动机的动态平均场修正，我们将丢失的剪切诱导粒子间力的理论。我们发现，剪切流往往会增强硬球的密度分布在硬壁的振荡，并在足够高的剪切速率，诱导一个非平衡过渡到一个稳定的状态，其特征在于由平行于壁面的颗粒平面。在重力作用下，我们发现密度分布的质心随剪切速率而增加，即，剪切增加了颗粒的势能。
2010-10-13 cond-mat.soft
Crystal Nucleation of Colloidal Suspensions under Shear
我们使用布朗动力学模拟结合伞形取样技术来研究剪切流对均匀晶体成核的影响。我们发现，均匀的剪切速率导致显着抑制的晶体成核速率和临界核的大小的增加。经典成核理论的一个简单的唯象扩展解释了这些观察结果。晶核的取向相对于剪切方向倾斜。
2004-06-10 cond-mat.soft
Shear banding of colloidal glasses - a dynamic first order transition?
我们表明，玻璃上的应用程序的增加剪切场导致一个有趣的动态一阶过渡模拟平衡过渡。通过以下的粒子动力学作为一个函数的驱动场在胶体玻璃，我们确定了临界剪切速率后，玻璃的扩散时间尺度表现出突然的不连续性。利用一个新的动力学序参量，我们证明了这种不连续性类似于一个一阶相变，其中外加应力作为系统动力学演化的共轭场。这些结果提供了新的视角来理解广泛的非晶材料的通用剪切带不稳定性。
2014-01-09 cond-mat.soft
Nonequilibrium Structure of Colloidal Dumbbells under Oscillatory Shear
我们调查的非平衡行为下的振荡剪切场的作用下，采用布朗动力学计算机模拟的密度，塑性结晶悬浮液的轻度各向异性胶体硬哑铃。特别是，我们扩展以前的调查，在那里我们发现了新的非平衡相变，其他纵横比和更大的非平衡参数空间，即更广泛的应变和剪切频率。我们比较和讨论选定的结果的背景下，新的散射和流变实验。模拟和实验都表明，先前发现的从塑性晶体相的过渡，随着剪切应变的增加，也发生在其他的纵横比。我们探讨了应变-频率相的转变行为，并将其总结在非平衡相图中。此外，实验流变学结果表明，随着纵横比的增加，胶体动力学减慢。
2015-11-03 cond-mat.soft
Nonequilibrium phase transitions of sheared colloidal microphases: Results from dynamical density functional theory
利用经典的密度泛函理论及其动力学推广，我们考虑了具有球对称竞争相互作用的胶体流体，这类流体具有丰富的体相行为.这包括复杂的三维周期性有序的簇相，如层状、二维六角填充圆柱体、螺旋状结构或球形胶束。虽然体相行为已被广泛研究，在早期的工作中，在本文中，我们专注于这种结构之间的平面排斥壁剪切流。对于足够高的剪切速率，我们观察到，微相分离可以成为完全抑制。然而，对于较低的剪切速率，我们发现例如螺旋结构经历动力学相变为六边形填充的圆柱相，这在实验和理论上在两亲性嵌段共聚物体系中发现。因此，除了后者和胶体系统之间的平衡相行为的已知的相似性，我们的工作揭示了进一步有趣的非平衡关系的共聚物熔体和胶体流体之间的竞争相互作用。
2018-06-08 cond-mat.soft
Enhanced shear separation for chiral magnetic colloidal aggregates
我们研究了最简单的胶体螺旋桨的设计原理，这是一种由四个相同的球体组成的结构，可以将平移与旋转结合起来，产生受控的漂移运动。通过考虑超顺磁珠，我们表明，同时行动的磁场和剪切流导致迁移的集群在涡度方向。我们调查的迁移速度对集群的几何参数的依赖性，并发现显着的集群分离可以实现在典型的操作条件下的微流控装置。
2010-11-05 cond-mat.soft
Shear Thickening and Scaling of the Elastic Modulus in a Fractal Colloidal System with Attractive Interactions
具有吸引力的范德华相互作用的分形炭黑颗粒的稀油分散体在高剪切速率下显示连续的剪切增稠，然后是剪切变稀。剪切增稠转变发生在$\dotγ_{c}\approx 10^{2}-10^{3}s^{-1}$处，并由团簇的流体动力学破碎驱动。在剪切速率下的预剪切分散体$\dotγ>\dotγ_{c}$产生增强模量的凝胶，其中$G' \sim σ_{pre-shear}^{1.5-2}$和与在固定样品年龄下测量的凝胶中的残余应力成正比。观察到的数据可以解释为使用一个简单的缩放模型的分形集群在剪切应力下的破碎。
2008-05-13 cond-mat.soft
Cyclically sheared colloidal gels: structural change and delayed failure time
本研究通过实验与模拟探究循环剪切下胶体凝胶的多尺度行为，揭示剪切引发的结构变化、屈服与应变硬化特性，证实应变硬化可提升凝胶稳定性且该响应具有各向异性。
2025-06-17 cond-mat.soft
Formation of shear-bands in drying colloidal dispersions
在定向干燥的胶态分散体中，在干燥前沿后面可能出现规则的条带，以$\pm45^\circ$的角度倾斜于干燥线。虽然这些特征已经注意到与金属中的剪切带具有视觉相似性，但直到最近才提出它们形成的物理机制。在这里，通过显微镜下的二氧化硅和聚苯乙烯分散体，干燥的Hele-Shaw细胞，我们证明，频带确实与当地的剪切应变。我们进一步展示了带是如何形成的，它们随干燥层的厚度而缩放，并且它们通过向干燥分散体中加入盐而消除。最后，我们揭示了与干燥相关的压缩力中这些带的起源，并展示了它们如何影响胶体薄膜和涂层的光学性质（双折射）。
2015-09-24 cond-mat.soft
Shear Viscosity of Clay-like Colloids in Computer Simulations and Experiments
小的强相互作用粒子的稠密悬浮液是复杂系统，很少在微观水平上理解。采用分子动力学和随机旋转动力学（SRD）相结合的方法研究了球形Al_2O_3小颗粒在剪切池中的稠密悬浮和沉积特性。我们研究了结构效应和悬浮液的粘度对剪切速率和剪切稀化的依赖性，为不同的盐浓度和pH值的系统。为了表明我们的结果与实验数据的一致性，球形胶体颗粒的本体pH值和表面电荷之间的关系是由Debye-Hueckel理论结合2 pK电荷调节模型建模。
2006-08-28 cond-mat.soft
Interfacial colloidal monolayers under steady shear: structure and flow profiles
本文研究了水/油界面上带电胶体单分子层的结构动力学与流变学响应之间的耦合，该界面由以受控角速度旋转的微盘驱动进入稳态剪切。该流动导致颗粒分层成与局部位置相关的剪切速率相关联的旋转同心环，这触发了两种不同的动力学状态：颗粒连续地移动（“流动”）靠近微盘，或者在更远的局部能量最小值之间表现出间歇性的“跳跃”。单层的剪切速率依赖的表面粘度可以从界面应力平衡中提取，给出“宏观”流动曲线，其行为对应于颗粒运动的不同微观制度。跳跃区域对应于表面屈服应力$η\sim τ_S^Y \dotγ^{-1}$，而流动区域表现出具有幂律剪切变稀特性的表面粘度。
2015-09-11 cond-mat.soft
Shear-induced laning transition in a confined colloidal film
使用布朗动力学（BD）模拟，我们研究了一个密集的带电胶体系统暴露于剪切流在一个封闭的（缝孔）的几何形状。在零流量的平衡系统由三个，明显的层与方形晶体平面内结构。我们证明，足够大的剪切速率，中间层分离成两个子层的颗粒组织成移动车道与相反的速度。这种微巷道状态的形成导致所施加的剪切轮廓的破坏。它不仅对系统的结构有很强的影响，而且对通过应力张量测量的流变性也有很强的影响。在较高的剪切速率下，我们观察到一个无序的状态，最后再结晶的双层膜的行为让人想起。我们期望剪切诱导的拉向是具有三层或更多层的薄膜的一般特征。
2017-01-19 cond-mat.soft
Coexistence of solid and liquid phases in shear jammed colloidal drops
复杂流体在高应力下表现出多种奇异的流动行为，如剪切增稠和剪切堵塞。流变学是一种强有力的工具，可以用来描述大部分流体的这些流动行为。然而，这种技术在以空间分辨的方式探测流体行为的能力方面是有限的。在这里，我们利用高速成像和自由表面的几何形状下降的影响，研究胶体悬浮液的流动。我们报告，第一次，观察到共存的固体和液体相由于剪切干扰所造成的影响。除了观察牛顿式的传播和大规模剪切干扰，我们观察到这些制度之间的过渡，在扩展下降的堵塞悬浮液的局部补丁的形式。我们捕捉剪切堵塞，因为它发生通过从影响点的固化前旅行，并表明，这方面的速度是由多远的影响条件是超出剪切增稠过渡。
2022-06-07 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
Shear-Induced Structural Convergence but Formation-History-Dependent Yielding in Sequentially Gelled Binary Colloidal Networks
Northeastern University（东北大学）
通过粒子模拟研究顺序凝胶化二元胶体网络，发现稳态剪切驱动不同初始形态趋同，但屈服行为仍依赖于凝胶化延迟时间和种间吸引力强度，表明存在持久的流变记忆。
2026-06-04 cond-mat.soft
Rheology of bidisperse suspensions at the colloidal-to-granular transition
School of Engineering, The University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）；School of Physics and Astronomy, The University of Edinburgh（爱丁堡大学物理与天文学院）
研究双分散悬浮液在胶体到颗粒过渡时的流变学行为，揭示了不同组分比例下粘度和剪切变稠特性变化规律。
2025-06-05 cond-mat.soft
Crystallization Kinetics of Colloidal Spheres under Stationary Shear Flow
本文系统地研究了稳态剪切流对带电胶体球分散体系成核和晶体生长速率的影响。此外，还测定了熔点范围内的非平衡相图。剪切流被发现强烈影响诱导时间，晶体生长速率和熔化线的位置。主要发现是：（i）对于给定浓度，晶体生长速率表现出作为剪切速率的函数的最大值，（ii）与在没有流动的情况下生长速率随浓度增加而单调增加相反，对于剪切系统，观察到作为浓度的函数的晶体生长速率的最大值，和（iii）对于给定浓度的诱导时间表现出作为剪切速率的函数的最大值。这些调查结果将在定性层面上得到部分解释。
2005-08-29 cond-mat.soft
Modeling the Behavior of Confined Colloidal Particles Under Shear Flow
The University of Western Ontario（韦仕兰大学）；University of Waterloo（滑铁卢大学）
该研究采用结合晶格玻尔兹曼流体的分子动力学模拟，探究受限胶体在剪切流中的准二维有序化行为，给出相图并证实层间颗粒交换对进入无序相的必要性。
2014-09-17 cond-mat.soft
Shear-induced reaction-limited aggregation kinetics of Brownian particles at arbitrary concentrations
剪切浓悬浮液中相互作用布朗粒子的聚集是胶体和软物质科学中的一个重要问题。此外，它作为一个模型，以了解在体内发生的生物化学反应，其中拥挤和剪切发挥重要作用。我们提出了一个有效的介质方法内的Smoluchowski方程与剪切，它允许一个计算遇到动力学通过一个势垒剪切下在任意胶体浓度。在简单剪切流中的模型胶体系统上的实验支持所考虑的范围内的模型的有效性。通过将Kramers的速率理论推广到集体流体动力学的存在下，我们的模型解释了增加胶体浓度时剪切诱导的反应限制聚集动力学的显着增加。
2010-04-13 cond-mat.soft
Local Elasticity in Nonlinear Rheology of Interacting Colloidal Glasses Revealed by Neutron Scattering and Rheometry
胶体悬浮液的流动在自然界和工业中普遍存在。胶体悬浮液具有广泛的流变行为，这与体系的微观结构密切相关。利用原位小角中子散射和流变学测量，研究了电荷稳定胶体玻璃在稳态剪切作用下的变形行为。一个短暂的，局部的弹性响应在粒子水平，称为瞬态弹性区（TEZ），被确定从中子谱。TEZ的存在是动力学不均匀性的标志：剪切下的流体在TEZ的空间范围内表现得像弹性固体，但在TEZ之外则像流体。在剪切变稀区，随着剪切速率的增加，TEZ的尺寸逐渐减小，表明剪切变稀伴随着动力学不均匀性的减小。更有趣的是，TEZ被发现是结构单元，它提供了对所施加的剪切力的抵抗力，这可以通过TEZ所承受的局部弹性应力与在低和中等剪切速率下流变学测量的宏观应力之间的定量一致性来证明。除了荷电稳定的胶体悬浮液，硬球胶体悬浮液在相同的体积分数和剪切速率也进行了测量。结果表明，粒子间的静电斥力在提高局部弹性中起着关键作用。我们的研究结果提供了一个理解的非线性流变相互作用的胶体玻璃从微观力学的观点。
2018-12-12 cond-mat.soft
Microstructural understanding of the length and stiffness dependent shear thinning in semi-dilute colloidal rods
含有低浓度细长胶体棒的复杂流体可以显示出高粘度，而需要很少的流量来稀释流体。这一特征使得细长棒在工业应用和生物学中成为必不可少的成分。虽然这种行为强烈依赖于杆的长度，到目前为止，没有直接的关系可以确定。我们采用了一个图书馆的丝状病毒研究杆的大小和灵活性的零剪切粘度和剪切稀化行为的影响。流变学和小角度中子散射数据进行比较，理想的刚性棒，其中包括一个完整的剪切诱导膨胀的限制的标准理论的修订版。虽然较早预测的长度独立的前因子的限制旋转扩散系数被证实通过改变杆的长度和浓度，修改后的理论正确预测的剪切稀化行为以及潜在的取向顺序。这些结果可以直接应用于了解基于棒状胶体的多种体系和设计新材料。
2019-10-18 cond-mat.soft
Microscopic Structural Relaxation in a Sheared Supercooled Colloidal Liquid
在大的剪切应变下致密的非晶材料的流变学还没有完全理解，部分原因是由于难以直接观察这种材料的微观细节。我们使用胶体悬浮液来模拟非晶材料，并利用快速共聚焦显微镜来研究剪切诱导的结构弛豫。我们以几种方式量化颗粒的塑性重排。每一个这些措施的可塑性揭示了空间异质动力学，与局部区域，许多粒子强烈重排这些措施。我们检查这些区域的形状，发现它们基本上是各向同性的，没有任何特定方向的对齐。此外，除了应变施加的总体偏置之外，单个粒子同样可能在任何方向上移动。
2009-12-17 cond-mat.soft
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
Coupling between long ranged repulsions and short ranged attractions in a colloidal model of zero shear rate viscosity
在这项工作中，我们分析了一个各向同性胶体模型，结合了短程粘性吸引和远程静电排斥。我们计算了稀胶体悬浮液的零剪切粘度和第二维里系数（即，仅对相互作用）作为吸引和排斥的强度的函数。我们还开发了一种分析近似，使我们能够更好地理解这两种类型的相互作用的耦合。吸引力和排斥力对零剪切粘度和第二维里系数的影响方式不同，导致第二维里系数相同但零剪切粘度不同的情况。分析近似表明，相互作用耦合的机理是长程排斥作用可以削弱短程吸引作用的影响。这种效应改变了斥力如何改变零剪切粘度。吸引力和排斥力独立作用，都会增加系统的粘性系数。然而，当两种类型的相互作用一起考虑时，排斥可以屏蔽吸引相互作用的效果，从而降低粘度。
2022-02-18 cond-mat.soft
The glass transition of soft colloids
我们探讨了软胶体的玻璃化动力学微凝胶和带电粒子相互作用的空间和屏蔽库仑相互作用，分别。在过冷制度，结构弛豫时间$τ_α$的两个系统的急剧增长的体积分数，让人想起的胶体硬球的行为。计算机模拟证实了$τ_α$在接近玻璃化转变时的生长与颗粒的柔软度无关。相比之下，当系统失去平衡时，在非常大的填充分数下，柔软度变得相关。在这种非平衡状态下，$τ_α$对填充分数的依赖性非常弱，并且时间关联函数表现出与应力驱动松弛一致的压缩指数衰减。过渡到这种新的制度与发病的异常减少的局部秩序与密度增加的超软系统的典型。我们建议，这些奇特的动力学的结果从组合的非平衡老化动力学预期在玻璃态和胶体相互作用的趋势，通过软电位refred在高包装分数。
2017-12-07 cond-mat.soft
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
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
Self-Propelled Janus Colloids in Shear Flow
为了充分利用人工活性胶体的潜力，研究它们对包括外部流动在内的各种外部刺激的反应具有极大的兴趣。因此，在本研究中，我们对悬浮在毛细管中的水性介质中的SiO2-Pt Janus颗粒进行了不同剪切流速的实验。粒子推进使用不同的H2 O2（燃料）浓度。对于一个特定的推进速度，随着剪切流的增加，从通常的随机主动运动到优先运动跨流线，然后最后沿流迁移的活动Janus粒子的运动的过渡，观察。我们的分析表明，这些转变是由扭矩由于近壁w.r.t.自推进。剪切扭矩有趣的是，我们发现，只有当这些扭矩是可比的，粒子排列的方式，使他们迁移显着跨越流线。
2020-06-19 cond-mat.soft
Homogeneous nucleation of colloidal melts under the influence of shearing fields
我们研究了剪切流对均匀晶体成核的影响，使用布朗动力学模拟结合伞形采样技术。由于剪切对称性破缺，导致径向分布函数各向异性。均匀剪切速率抑制晶体形核，导致临界形核尺寸增大。这些观察结果可以用经典成核理论的一个简单的唯象扩展来描述。此外，我们发现，核有一个相对于剪切方向的优先取向。平均而言，核的最长维度沿着涡度方向，而最短维度优选地垂直于涡度方向并且相对于梯度方向略微倾斜。
2004-06-11 cond-mat.soft
Shear-Induced Reversibility of quasi-2D Colloids in Presence of Thermal Noise
采用粒子跟踪法研究了热噪声对循环剪切下胶体悬浮液中粒子重排的影响。实验模型系统由吸附在油-水界面处的聚苯乙烯颗粒组成，其中颗粒表现出小但不可忽略的布朗运动。我们进行实验的双分散（1和1.2 $μ$米的大小）胶体样品的面积分数（$ϕ$）为0.20和0.32。粒子重排的可逆性的特点，我们表明，不像密集的非热系统，可逆的集群是不稳定的，一旦一个粒子进入一个可逆的轨迹，它有一个非零的概率成为不可逆的在接下来的剪切周期。对于类似的无热系统，这种概率以前被发现近似为零。我们证明了可逆性的稳定性取决于填充分数，$ϕ$，和剪切振幅，$γ_0$。此外，我们确定的可逆粒子，这表明这种重排是耗散的动态重排的滞后。在较低的包装分数，这种滞后变得不那么突出，和动态移动更接近平衡的热噪声。
2017-10-13 cond-mat.soft
Colloidal Lattice Shearing and Rupturing with a Driven Line of Particles
我们研究了二维胶体系统的动力学，使用数值模拟的系统与驱动器施加到一个薄的区域中的样品，以产生局部剪切。对于一个单分散的胶体组装，我们发现一个定义良好的解耦过渡分离的制度的弹性运动从一个塑料阶段，在驱动区域中的颗粒脱离或解耦的散装颗粒，产生剪切带。对于一个bidisperse组装，我们发现，发病的散装无序过渡与剪切带的加宽相一致。我们确定了几个不同的动力学制度，与速度-力曲线中的功能。作为双分散性的函数，解耦力显示出与噪声波动、功率谱和体积速度分布中的特征相关的非单调行为。当钉扎被添加在散装，我们发现，剪切带区域可以变得更加本地化，导致从散装粒子的驱动粒子的去耦。对于无钉扎且有热噪声的系统，在体相系统的热无序转变处，剪切带区域变得更宽，被驱动粒子的平均速度下降。
2012-10-08 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
Plasticity of a colloidal polycrystal under cyclic shear
我们使用共聚焦显微镜和时间分辨光散射来研究胶体多晶体的塑性，随着样品经受数千次剪切变形循环，晶界网络的演变。晶界运动被发现是弹道的，具有表现出非平凡的幂律尾部的速度分布函数。剪切诱导动力学最初减慢，类似于玻璃材料中自发动力学的老化，但最终达到稳定状态。令人惊讶的是，初始老化状态和稳态之间的交叉时间随着探测长度尺度的增加而减少，暗示晶界动力学的分级组织。
2014-08-27 cond-mat.soft
On a Coarse-Graining Concept in Colloidal Physics with Application to Fluid and Arrested Colloidal Suspensions in Shearing Fields
我们对复杂流体和一般无定形物体的宏观性质了解甚少。这主要是由于不同层次和长度尺度的现象之间的相互作用。特别是，微观层次（由直接相互作用主导）与连续统描述起作用的层次不一定一致。这通常是在存在结构不均匀性的情况下，结构不均匀性是紧密堆积以下物质的所有结构无序状态所固有的。因此，对流体或被捕无序状态的外部场的宏观响应还没有很好地理解。为了解开这种复杂性，在这项工作中，我们建立在一个简单但似乎强大的概念。这可以概括如下：结构不均匀性的介观长度尺度被假定为有效构建块的特征长度尺度，而初级粒子的自由度被积分出来。理论结果来自，在目前的工作中，宏观响应的流体和动态逮捕模型胶体态在剪切场。粗粒度理论的预测和原则的适用性进行了测试，与原始的模拟和实验数据进行比较。
2010-04-13 cond-mat.soft
