Analytical modeling of micelle growth. 3. Electrostatic free energy of ionic wormlike micelles -- effects of activity coefficients and spatially confined electric double layers
假设条件:为了准确预测离子型表面活性剂蠕虫状胶束的聚集数和尺寸,分子热力学理论必须精确计算胶束中每个分子的自由能,精确度要优于0.01 kT,这是一个严峻的挑战。这个问题可以得到解决,如果相互限制的胶束counterboundaries的气氛,以及counterboundaries绑定,表面曲率和离子相互作用的双电层(EDL)的影响,准确地描述。理论:使用适当的电池模型计算电场,该电池模型考虑了上述效应。已经使用了活度系数的表达式,其在整个EDL中变化并描述了离子之间的静电、硬球和特定相互作用。提出了一种快速计算静电自由能的新方法。调查结果:数值结果表明,表征圆柱形和球形胶束的EDL的量随电解质浓度的增加而变化。与忽略离子相互作用的情况相比,活度系数的影响导致胶束中每个表面活性剂分子的自由能值更高。这些结果对于正确预测离子型表面活性剂蠕虫状胶束的尺寸是必不可少的。这项研究可以扩展到混合胶束的离子和非离子表面活性剂的解释所观察到的协同效应。
2020-07-11 cond-mat.soft
Inertio-elastic instability of non shear-banding wormlike micelles
众所周知,均质聚合物溶液表现出粘弹性流动不稳定性:当惯性可忽略时为纯弹性,否则为惯性弹性。最近,剪切带蠕虫状胶束溶液也被发现遵循类似的现象。在剪切带区,惯性通常可以忽略不计,因此只报道了纯弹性流动。在这里,我们调查一个非剪切带的解决方案,惯性变得显着,导致类似于稀聚合物溶液的惯性弹性制度的流型。我们发现,不稳定性如下的超临界分岔,我们调查的惯性弹性涡的结构,发展以上发病。
2013-11-28 cond-mat.soft
Velocity profiles in shear-banding wormlike micelles
使用动态光散射在外差模式下,我们测量的速度分布在一个研究较多的蠕虫状胶束(CPCl/NaSal)已知表现出剪切带和应力平台行为的系统。我们的数据提供了最简单的剪切带的情况下,根据该系统中的有效粘度下降的证据是由于成核和高度剪切带的间隙中,其厚度与施加的剪切速率线性增加的增长。我们讨论了各种细节的速度分布在所有地区的流动曲线,并强调在高度剪切带的复杂的,非牛顿性质的流动。
2002-11-21 cond-mat.soft
Linking molecular timescales to linear viscoelastic response in dilute and semidilute unentangled wormlike micelle solutions
IITB-Monash Research Academy(IITB-蒙纳士研究学院);Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology Bombay(印度理工学院孟买分校化学工程系);Department of Chemical and Biological Engineering, Monash University(蒙纳士大学化学与生物工程系);School of Chemistry, Monash University(蒙纳士大学化学学院)
研究通过多粒子mesoscopic布朗运动框架,揭示无缠结蠕虫状胶束溶液中分子时间尺度与线性粘弹性响应的关系,发现胶束动力学特征时间尺度及其影响因素。
2026-04-23 cond-mat.soft
Rheology of Wormlike Micelles : Equilibrium Properties and Shear Banding Transition
本文综述了近十年来蠕虫状胶束溶液的结构和流变性的实验和理论研究结果。我们专注于线性和非线性粘弹性,并强调与聚合物的类比。在对表面活性剂体系进行全面综述的基础上,本文的研究表明,半稀溶液和浓溶液存在标准流变行为。这种行为的一个特征是与非线性力学响应中的应力平台相关联的剪切带过渡。对于浓溶液,我们表明,在高原地区的剪切带是各向同性和双曲型。
2004-06-28 cond-mat.soft
Shear-induced transitions and instabilities in surfactant wormlike micelles
本文综述了表面活性剂蠕虫状胶束中剪切诱导相变和不稳定性的研究进展。该调查的重点是非线性剪切流变学,并涵盖了广泛的表面活性剂浓度,从稀释到液晶状态,包括半稀释和浓缩制度。基于许多表面活性剂系统的系统分析,本方法的目的是确定的过渡的基本特征。有人建议,这些功能定义类的行为。该评论描述了三种类型的过渡和/或不稳定性:剪切稠化发现在稀制度,剪切带,这是在某些系统中的各向同性的过渡,和流动对齐和翻滚的不稳定性的特点,湍流结构。在这三类行为中,剪切诱导的转变是流体的内部结构与流动之间耦合的结果,导致在剪切下的新的介观组织。这项调查最后强调了蠕虫状胶束作为复杂流体的模型系统和应用的潜在用途。
2009-10-09 cond-mat.soft
Linear viscoelasticity of entangled wormlike micelles bridged by telechelic polymers : an experimental model for a double transient network
我们研究了一种新型瞬态网络的线性粘弹性:桥蠕虫状胶束,其结构最近已被表征[Ramos和Ligoure,(2007)]。这种复合材料是通过将遥爪共聚物(在每个末端具有疏水粘着剂的水溶性链)添加到缠结的蠕虫状胶束(WM)的溶液中而获得的。为了比较,裸WM和WM修饰的两亲性共聚物也进行了研究。虽然这些后者系统表现出几乎相同的单一理想麦克斯韦行为,但桥接WM的溶液可以描述为两种麦克斯韦流体组分的混合物,其特征在于两个显著不同的特征时间t_fast和t_slow,以及两个弹性模量G_fast和G_slow,其中G_fast >> G_slow。我们表明,慢模式是有关的粘弹性的纠缠WM的瞬态网络,和快速模式的遥爪活性链(即链,不形成循环,但桥两个胶束)的网络。的粘弹性与表面活性剂的浓度,φ,和胶粘剂与表面活性剂的摩尔比,β,的依赖关系进行了讨论。特别是,我们表明,G_fast是成比例的材料中的活性链的数量,φ β。简单的理论预期允许然后评估遥爪聚合物的桥/环比。
2007-02-05 cond-mat.soft
Shear-thickening induced by Faraday waves in dilute wormlike micelles
本文研究了在垂直振动下,由法拉第不稳定性产生的表面波对剪切增稠表面活性剂溶液的影响。我们表明,一个长期的振荡的表面以上的不稳定性发病导致流体粘度的增加。通过比较静止时流体中不稳定性发展所需的时间和一旦流体在开始时被摇动所需的时间来证明这种现象:预摇动可以将不稳定性延迟两个数量级。一个简单的模型的基础上的时间依赖性的粘度,提出了定量占实验观察。
2009-03-31 cond-mat.soft
Competition between shear banding and wall slip in wormlike micelles
本文研究了蠕虫状胶束体系(CPyCl--NaSal)中剪切带(SB)的形成与边界条件(BC)之间的相互作用。在瞬态应变控制实验中,在光滑和喷砂几何形状的时间分辨的速度剖面记录。对于坚持BC标准SB的观察,虽然根据胶束缠结的时间波动的程度报告在高度剪切带。对于滑移BC,壁面滑移仅在剪切速率大于应力平台开始时发生。在低纠缠时,SB的形成被一个常数$Δ\dotγ$所改变,而对于更纠缠的系统,SB不断地“成核和熔化”。“壁处的胶束取向梯度可能解释了这些原始特征。
2009-11-24 cond-mat.soft
Effect of size of nanoparticles on the Wormlike micelle-nanoparticle system
我们研究了纳米粒子的大小对平衡聚合物(蠕虫状胶束)和纳米粒子系统的行为的影响。纳米粒子在体系中的自组织结构显示出从分散网络到非分散簇的形态变化,纳米粒子和平衡聚合物之间的最小接近距离(EVP排除体积参数)增加。纳米颗粒簇(纳米棒、纳米片等)的形状可以通过改变纳米颗粒簇的形状来改变。取决于聚合物基质的密度,而与纳米颗粒的尺寸无关。我们发现,随着纳米颗粒尺寸的增加,纳米颗粒结构发生形态变化的EVP值向较低的值移动。我们还报告说,随着纳米颗粒尺寸的增加,纳米颗粒的堆积减少。因此,它们不与较大尺寸的纳米颗粒形成明确定义的结构。这种堆积的减少是由于表面与体积比的减少,这反过来又减少了表面相互作用。
2018-06-07 cond-mat.soft
A mesoscopic model for the rheology of dilute and semidilute solutions of wormlike micelles
引入“持久蠕虫”珠-簧模型,通过含流体动力学相互作用和可逆断裂/融合的布朗动力学模拟,研究蠕虫状胶束稀及半稀溶液的静态与动态性质,验证标度理论并揭示中频区独特流变特征。
2025-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear induced phase separation of Wormlike micelles-nanoparticle system : formation of a long-range ordered nanoparticle structure
剪切纳米复合材料已被证明在聚合物基体中产生有序的纳米结构和取向。由于在聚合物基体中形成纳米颗粒的有序结构对于设备可穿戴、柔性和光子材料的重要性,因此了解聚合物纳米复合材料的剪切诱导有序和其他性质是有用的。本文采用多粒子动力学和分子动力学模拟相结合的方法,以蠕虫状胶束为模型,研究了体系在剪切作用下纳米粒子在复合材料中的排列和形态。我们观察到的剪切诱导的纳米粒子的相分离,以及作为剪切的结果在长程有序的纳米结构的增加。我们还表明,为了形成一个良好的包装和高度有序的结构,具有较小的尺寸的纳米粒子应该是首选。
2018-10-13 cond-mat.soft
Elastic free-energy of wormlike micellar chains: theory and suggested experiments
表面活性剂的广泛应用促进了全面和预测性的理论研究,提高了我们对这些复杂系统行为的理解。在这项研究中,一个蠕虫状胶束链的弹性自由能量密度的表达式推导出考虑到其组成分子之间的相互作用。所得的表达式结合了曲率的二次项和蠕虫状胶束的中心线的扭转的二次项的总和,因此类似于文献中可用的聚合物链和DNA的自由能量密度函数。推导出的模型适用于蠕虫状胶束的形状的圆弧,开放或关闭。蠕虫状胶束的环形形状的衍生模型的详细应用,以及采用必要的自组装的概念,进行,结果被发现是与文献中提供的一致。通过实验获得的材料参数的步骤,建议和讨论。
2015-02-09 cond-mat.soft
Evolution of CTAB/NaSal Micelles: Structural Analysis by SANS
表面活性剂是两亲性分子,其在水溶液中自发地自组装成各种有序和无序相。在某些条件下,可以形成长的、柔性的蠕虫状胶束形式的一维结构。十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)是研究最广泛的表面活性剂之一,并且在水杨酸钠(NaSal)存在下,蠕虫状胶束可以在非常稀的表面活性剂浓度下形成。我们进行了系统的研究,在表面活性剂浓度范围为2.5 - 15 mM,盐与表面活性剂的摩尔比为0.5 - 10的CTAB/NaSal的微观结构。利用小角中子散射技术,定性和定量地研究了CTAB/NaSal体系的平衡结构,绘制了低浓度下CTAB/NaSal体系的相行为图,在该相空间中,新生蠕虫状胶束转变为长的缠结结构.
2018-12-18 cond-mat.soft
Ring-Driven Shear Thickening in Wormlike Micelles?
蠕虫状胶束的剪切增稠行为,在浓度低于重叠,仍然无法解释。在某些情况下,最近已经证实,即使在静止状态下也必须存在非常缓慢的弛豫-例如,剪切增稠性能可能取决于早期的热循环。我们提出了一个推测性的情况下,存在的基础上,略低于(表观)重叠阈值,大环的连接和脱链动力学控制的剪切增稠过程。环和开链之间的平衡反过来控制缓慢弛豫。
2001-07-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Constitutive modeling of dilute wormlike micelle solutions: shear-induced structure and transient dynamics
我们提出了Dutta和Graham [Dutta,Sarit和Graham,Michael D.,JNNFM 251(2018)],一种描述稀释蠕虫状胶束溶液行为的本构模型。RRM将蠕虫状胶束溶液视为刚性布朗棒在流动中进行可逆断裂和生长的稀悬浮液。胶束取向和应力贡献的演化方程耦合到一个集体胶束长度的动力学反应方程,产生动态变化的杆的长度和旋转扩散。该模型已成功地捕捉到许多关键的稳态流变特性的稀释蠕虫状胶束溶液,特别是剪切增稠和变稀,非零的正应力差,和一个折返的剪切应力-剪切速率曲线,并可以适合各种稳态实验数据。目前的工作改进了这个框架,这表明难以捕捉瞬态动力学和高剪切行为,通过重新制定的动力学方程胶束增长的微观结构(虽然仍然高度理想化)的基础上。特别是,我们允许胶束的增长与强大的对齐杆和断裂,由于沿胶束的拉伸应力。这种新的配方捕获稳定和瞬态剪切流变与实验吻合良好。我们还发现与现有的稳态拉伸流变学很好的协议。
2021-09-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Analytical modeling of micelle growth. 1. Chain-conformation free energy of binary mixed spherical, wormlike and lamellar micelles
假设条件:非离子表面活性剂巨蠕虫状胶束生长的定量分子热力学理论可以在一个广义模型的基础上发展起来,其中包括经典的“相分离”和“质量作用”模型作为特例。广义模型描述spherocylinacrylamide胶束,这是同时多组分和多分散的大小。理论:通过自由能泛函的解析最小化,我们推导出了两种不同链长的表面活性剂混合胶束的烃核中的链延伸和链端分布函数的显式表达式。调查结果:双组分胶束的烃核被分成两个区域,外部和内部,较短和较长链的末端位于其中。推导出的链构象自由能的解析表达式表明,不同链长表面活性剂的混合总是非理想的和协同的,即它导致胶束自由能的降低和胶束化和胶束增长的增强。推导出的表达式适用于具有不同头基(非离子型,离子型,两性离子型)的表面活性剂和不同形状(球形,蠕虫状,层状)的胶束。结果可以纳入一个定量理论的增长的巨型混合胶束的配方与实际应用中的洗涤剂。
2019-05-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Timescales in shear banding of wormlike micelles
我们表明存在三个定义明确的时间尺度的蠕虫状胶束的动力学后,一个步骤之间的两个剪切速率的应力平台。这些时间尺度与不同粘度的带之间的结构化界面的存在是相容的,并且对应于应力过冲期间的各向同性带不稳定化、过冲之后的界面重建和完全形成的界面的行进。最后一级可用于估计应力扩散系数。
2002-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Early stages of the shear banding instability in wormlike micelles
本文采用非定域Johnson-Segalman模型研究了半稀释蠕虫状胶束中剪切带不稳定性的早期阶段,模型中考虑了浓度(phi)与剪切速率(gamma_dot)和胶束应变(张量{W})的双流体耦合.我们计算的“调幅”的稳定性限制扫描沿均匀的内在流动曲线。对于启动“猝灭”到不稳定区域,不稳定性通常发生在均匀启动流可以达到本征流曲线之前。我们预测选定的时间和长度尺度,在不均匀性首次出现。在"无限阻力“极限下,机械变量(gamma_dot和\tensor{W})的波动与φ中的波动无关,并且当固有流量曲线的斜率为负时不稳定;但未选择长度标度。对于有限阻力,机械不稳定性增强耦合到φ和长度尺度的选择,与最近的实验定性一致。对于远离潜在的零剪切分层不稳定性的系统,这种增强是轻微的,而接近分层的不稳定设置在低剪切速率,基本上是由流动触发的分层。
2002-07-15 cond-mat.soft
Dynamic Response of Block Copolymer Wormlike Micelles to Shear Flow
用傅里叶变换流变学方法研究了Pb-Peo嵌段共聚物巨蠕虫状胶束对振荡剪切流的线性和非线性动态响应。实验是在各向同性-双折射相变浓度附近进行的,其中各向同性-双折射相变线的位置是独立确定的。强烈的剪切稀化行为观察到由于各向同性的-双旋节附近的结果的取向扩散的临界减慢。这种严重的剪切稀化行为被证明是导致梯度剪切带。时间分辨小角中子散射实验被用来获得洞察微观现象,所观察到的流变学响应的基础。一个运动方程的顺序参数张量和应力张量的顺序参数张量的表达式被用来解释的实验数据,无论是在线性和非线性政权。的取向序参量和应力的动态行为的缩放被发现时,由于附近的各向同性的旋节线的临界减速占。
2008-08-29 cond-mat.soft
Analytical modeling of micelle growth. 2. Molecular thermodynamics of mixed aggregates and scission energy in wormlike micelles
假设条件:非离子表面活性剂混合溶液中蠕虫状巨胶束生长的定量分子热力学理论可以建立在一个广义模型的基础上,该模型包括经典的相分离模型和质量作用模型作为特例。广义模型描述spherocylinacrylamide胶束,这是同时多组分和多分散的大小。理论:该模型是基于明确的分析表达式的四个组件的混合非离子胶束的自由能:界面张力,头基空间,链构象成分和混合自由能。圆柱形部分和球形端盖的半径以及端盖的化学组成由自由能的最小化确定。调查结果:在多组分胶束的情况下,一个额外的术语出现在胶束生长参数(断裂自由能)的表达式中,它考虑到胶束端帽和圆柱形部分具有不同的组成。该模型准确地预测了蠕虫状胶束在混合非离子表面活性剂溶液中的平均质量聚集数,而无需使用任何可调参数。端盖富含具有较小填充参数的表面活性剂,其更好地容纳在较高平均表面曲率的区域中。该模型可进一步推广到个人护理和家用洗涤中使用的非离子型、离子型和两性离子型表面活性剂的混合溶液。
2019-05-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Oscillatory settling in wormlike-micelle solutions: bursts and a long time scale
研究了球形钢球自由下落通过纠缠蠕虫状胶束溶液的动力学。如果球体直径大于阈值,则沉降速度显示出由长时间的相对静止分隔的重复的短振荡突发。我们提出了一个模型,结合沉降诱导流,粘弹性应力的相互作用,并在M。E. Cates,D. A. Head和A. Ajdari,Phys.Rev.E,2002,66,025202(R)和A. Aradian和M. E. Cates,Phys. Rev. E,2006,73,041508,我们的实验提供了独立证据的慢结构变量。
2012-03-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic turbulence in highly entangled polymers and wormlike micelles
University of Cambridge(剑桥大学);Durham University(杜伦大学);Georgetown University(乔治城大学)
本研究通过理论和模拟揭示了高纠缠聚合物和蠕虫状微胶束中弹性湍流的形成机制,展示了二维不稳定性导致的剪切带动态行为。
2026-02-20 cond-mat.soft
A unified description of flow-induced scission of wormlike micelles under shear and extensional flows
The University of Osaka(大阪大学);Nagoya University(名古屋大学)
本研究通过耗散粒子动力学模拟,提出以有效拉伸速率统一描述剪切与拉伸流动下蠕虫状胶束的流动诱导断裂,发现胶束取向是关键因素。
2026-09-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Nuclear Magnetic Resonance Diffusometry of Linear and Branched Wormlike Micelles
用核磁共振(NMR)谱研究了十六烷基三甲基溴化铵/水杨酸钠(CTAB/NaSal)和十六烷基氯化吡啶/水杨酸钠(CPCl/NaSal)两种模型表面活性剂溶液的扩散行为。通过增加盐与表面活性剂的浓度比,这些系统在零剪切粘度和弛豫时间中显示两个峰,这指示从线性到支化胶束网络的转变。本工作的目的是评估NMR扩散法对不同类型胶束微结构的灵敏度,并确定胶束溶液中表面活性剂自扩散的机制。在低的盐与表面活性剂浓度比下,蠕虫状胶束是线性的,表面活性剂自扩散最好用均方位移Z2来描述,其变化为Z2 ~ Tdiff 0.5,其中Tdiff是扩散时间。随着盐浓度增加以建立支化胶束,Z2 ~ Tdiff,表明表面活性剂分子在支化胶束中的布朗样自扩散。这一结果表明,NMR扩散法是能够区分不同类型的胶束微观结构。此外,线性和支化胶束中的表面活性剂分子的自扩散系数的测定,第一次,通过比较现有的限制扩散模型,并示出要慢得多的质子分子在体中的扩散。此外,在线性和适度支化蠕虫状胶束中,表面活性剂自扩散的主要机制是通过表面活性剂分子沿着胶束的轮廓长度的曲线扩散,而在支化胶束中,在第二粘度最大值之前,表面活性剂自扩散可能由胶束破裂、胶束之间的交换和/或本体的组合引起。
2021-02-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
Shear banding in time-dependent flows of polymers and wormlike micelles
我们从理论上研究剪切带的形成与时间相关的流动的聚合物和蠕虫状胶束表面活性剂流体,专注于协议的步骤剪切应力,步骤剪切应变(或在实践中的快速应变斜坡),剪切启动,这是通常的实验研究。对于每一个协议,我们进行线性稳定性分析,以提供一个流体的剪切带的发病普遍标准,根据我们最近的信[物理学评论快报。110(2013)086001]。在每种情况下,该标准仅取决于该协议的实验测量的流变响应函数的形状,独立于所讨论的材料的本构性质。(因此,我们的标准实际上涉及所有复杂流体,而不仅仅是这里感兴趣的聚合物。另一份手稿[正在准备中]将在一大类无序的软玻璃质材料中探索它们,包括泡沫、致密乳液、致密胶体和微凝胶珠悬浮液。一个重要的预测是,显着的带状可以出现在这些协议中的每一个瞬时,即使在流体的应力作为应变率的函数的基本本构曲线是单调的,并因此稳定的流动状态unbanded。对于每一个协议,我们提供了数值结果的rolie-poly和Giesekus模型,支持我们的预测。我们评论的能力的rolie-poly模型捕捉观察到的实验现象,并在Giesekus模型的失败。
2013-08-06 cond-mat.soft
High-frequency rheological behaviour of a multiconnected lyotropic phase
高频(高达$ω = 6 \, 10^4$ rad/s)流变测量结合光散射研究表明,各向同性和多连接相的表面活性剂胶束表现出几μs的终端弛豫时间,远小于纠缠蠕虫状胶束的解决方案。这一结果解释的微观结构的本地六方有序方面,我们讨论了其相关的动态行为的理解相关系统,如蠕虫状胶束和海绵相。
2015-04-08 cond-mat.soft
Shear banding in large amplitude oscillatory shear (LAOStrain and LAOStress) of polymers and wormlike micelles
本文从理论上研究了聚合物和蠕虫状胶束在大振幅振荡剪切中的剪切带。在LAOStrain中,我们发现在低频率和足够高的应变率振幅的流体中的剪切应力作为剪切速率的函数的基本本构曲线是非单调的条带。这是沿流动曲线的慢应变速率扫描中所见的准稳态条带的直接模拟。在较高的频率和足够高的应变振幅,我们报告一个不同的,但相关的现象,我们称之为“弹性”剪切带。这与作为应变的函数的应力的弹性(Lissajous-Bowditch)曲线中的过冲有关。我们认为,这可能会出现广泛的,甚至在流体中,有一个单调的基本本构曲线,所以不显示稳定状态下的稳定施加的剪切流带。在LAOStress中,我们报告剪切薄到足以在底层本构曲线中具有负或弱正倾斜区域的流体中的条带,再次注意到后一类中的流体在稳定施加的流动中不显示稳态条带。当应力大小沿向上方向通过弱斜率区域时,在每个半周期中触发该条带,使得流体有效地屈服。我们的数值计算是在聚合物流体的Rolie-poly模型中进行的,但我们也提供了参数,表明我们的结果应该适用于更广泛的。除了条带的剪切速率分布,这可以通过测速测量,我们还预测条带的剪切和法向应力分量,可测量的双折射。作为了解LAOS剪切带的新结果的背景下,我们还简要回顾了早期的工作在其他时间依赖性协议,特别是剪切启动和阶跃应力带。
2016-07-22 cond-mat.soft
Suppression of the Rayleigh-Plateau instability on a vertical fibre coated with wormlike micelle solutions
我们报告的瑞利高原不稳定性膜的巨胶束溶液涂层的垂直纤维。我们观察到,薄膜涂层的纤维的动力学可能是非常不同的牛顿或标准的非牛顿的情况下。通过改变溶液组分的浓度和取决于膜厚度,我们首次表明,瑞利-高原不稳定性可以稳定使用表面活性剂溶液。使用全球流变学和光学可视化,我们表明,剪切诱导结构的发展是需要稳定沿纤维的胶束膜。假设剪切引起的状态的粘弹性性质可以通过一个简单的模型来描述,我们建议,除了剪切引起的结构的存在下,后者必须有一个弹性模量大于从线性稳定性分析评估的临界值。最后,我们的分析提供了一种方法来估计剪切诱导状态的体弹性。
2013-06-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A Study of Non-linear Flows and Shear Banding in Wormlike Micelles Under Varying Elasticity, Flow Curvature, and Surfactant Chemistry
本研究通过改变弹性数、流动曲率和表面活性剂化学性质,揭示了蠕虫状胶束在剪切带流动中的应力过冲、流动逆转及壁滑移的非单调行为,为调控此类复杂流体提供了关键机制。
2025-07-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Accounting for inertia effects to access the high-frequency microrheology of viscoelastic fluids
利用光阱干涉法和扩散波光谱法研究了微球在水中和粘弹性蠕虫状胶束溶液中的布朗运动。通过从这两种技术获得的均方位移,我们推导出的流体在高频率下的机械性能,明确占在短时间尺度的粒子和周围的流体的惯性效应。对于蠕虫状胶束的解决方案,我们恢复的3/4标度指数的损耗模量超过二十年的频率所预测的半柔性聚合物的理论。
2014-12-03 cond-mat.soft
Elastic instability of wormlike micelle solution flow in serpentine channels
本研究通过实验可视化半稀释蠕虫状胶束溶液在蛇形通道中的流动,揭示了流速超过临界阈值时引发的弹性不稳定性及其三维流动特征,阐明了流变学与通道几何相互作用对流动行为的影响。
2025-04-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.CD
Medium Amplitude Parallel Superposition (MAPS) Rheology of a Wormlike Micellar Solution
采用中振幅平行叠加(MAPS)流变学理论框架,从模型和实验两个方面研究了蠕虫状胶束表面活性剂溶液的弱非线性流变学。MAPS流变学定义了材料函数,如三阶复柔度,它跨越了粘弹性材料对简单剪切变形的整个弱非线性响应空间。三音振荡剪切变形,以获得功能丰富的数据,表征三阶复杂的符合高数据吞吐量。在这里,CPyCl溶液的数据进行了比较的reptation反应本构模型,它把胶束作为线性聚合物,可以在溶液中分解和重组的MAPS响应的分析解决方案。回归的数据模型预测提供了新的见解,这些断裂和重组过程是如何受到剪切的影响,并证明了使用信息丰富的数据来推断模型参数的精确估计的重要性。
2021-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Heirarchical and synergistic self-assembly in composites of model Wormlike micellar-polymers and nanoparticles results in nanostructures with diverse morphologies
使用蒙特卡罗模拟,我们调查的自组装的模型纳米粒子内的模型平衡聚合物的矩阵(或蠕虫状胶束矩阵)作为聚合物基体密度和聚合物和纳米粒子之间的排除体积参数的函数。在本文中,我们通过协同自组装的纳米粒子和平衡聚合物的体系结构中的形态转变。与聚合物模板法不同,在协同自组装中,系统的最终形态是纳米颗粒和聚合物之间相互作用的结果。我们报告的纳米粒子聚集体的形态从非分散的网络状结构的非分散的集群作为一个结果的变化,在纳米粒子和聚合物链之间的排除体积参数的转变。与纳米粒子自组装结构的变化平行,平衡聚合物的基质也显示出从分散状态到由聚合物链簇形成的分散网络状结构的转变。我们表明,所形成的纳米粒子簇的形状各向异性是由聚合物的密度导致棒状,片状或其他各向异性的纳米簇。通过改变纳米粒子与聚合物之间的最小接近距离,可以改变纳米粒子多孔网络的孔形状和孔径。我们从理论上理解了为什么会获得具有非常不同形态的各种纳米结构。
2018-04-02 cond-mat.soft
Interface dynamics in shear-banding flow of giant micelles
我们报告一个非平凡的动力学剪切带之间的接口启动后的流动在半稀释蠕虫状胶束系统的研究使用机械和光学测量相结合。在带状结构的形成过程中,我们观察到了带状结构的形成、带状结构之间界面的迁移以及界面沿涡度轴的失稳过程。这些过程的机械签名已被确定在剪切应力的时间序列。界面的不稳定性发生所有沿应力平台,渐近波长的图案增加的控制参数通常从一小部分的间隙宽度约四倍的间隙宽度。三个主要制度的动力学突出显示:一个空间稳定的振荡模式大约在中间的共存区域两侧的两个范围,其中的动力学出现更异国情调的传播和混乱的事件,分别在低和高剪切速率。在溶液中接种的小颗粒的分布强烈地表明流动是三维的。最后,我们证明了本文中描述的剪切带的情况下,是不是特定于我们的系统。
2008-04-02 cond-mat.soft
A two species micro-macro model of wormlike micellar solutions and its maximum entropy closure approximations: An energetic variational approach
蠕虫状胶束是聚合物链的自组装体,可以可逆地断裂和重组。本文利用能量变分方法,导出了蠕虫状胶束溶液的微观-宏观双组分模型。该模型在统一的变分框架下,将聚合物链的断裂和结合过程纳入到经典的聚合物流体的微观-宏观哑铃模型中。我们还研究了不同的最大熵封闭近似的新模型的“变分,然后关闭”和“关闭,然后变分”的方法。通过在粗粒度水平施加适当的耗散,闭合模型,通过“闭合-然后-近似”得到,保留了原系统的机械和化学部分的晶体结构。数值算例表明,封闭模型能较好地描述剪切流场中蠕虫状胶束溶液的流变特性。
2021-04-29 cond-mat.soft cs.NA math.NA
Out-of-equilibrium microrheology using optical tweezers to probe directional viscoelastic properties under shear
许多蠕虫状胶束系统由于剪切诱导排列而表现出明显的剪切稀化。由于胶束在系统中引入方向性而对齐,因此不再预期粘弹性质是各向同性的。基于光镊的主动微流变学技术使我们能够同时沿两个正交方向(平行于外加剪切力以及垂直于外加剪切力)探测蠕虫状胶束系统的非平衡流变性质。而捕获珠的位移响应于主动拖曳力携带常规剪切稀化的特征,其沿垂直方向的自发位置波动表现出正交剪切增稠,这是迄今未观察到的效果。
2010-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Depletion attraction favors the elastic response of emulsions flowing in a constriction
本文研究了稠密吸引乳状液在机械扰动下的弹塑性行为。通过液滴之间的非特异性消耗相互作用引入吸引力,并通过改变连续相中表面活性剂胶束的浓度来控制吸引力。我们发现,这种吸引力是不足以引起任何可测量的修改的缩放之间的局部包装分数和变形的液滴。然而,当乳液流过2D微流体收缩时,我们发现了吸引力对其弹塑性响应的可测量影响。事实上,我们测量到更高水平的变形内的收缩吸引液滴。此外,我们表明,这些测量与液滴重排,空间延迟的收缩更高的吸引力。
2019-11-28 cond-mat.soft
Why can a hydrophilic polyelectrolyte precipitate and redissolve below the critical micelle concentration of an oppositely-charged surfactant ?
本研究通过平均场理论解析,揭示了聚电解质在低于CMC的相反电荷表面活性剂下发生再入凝聚的机制,强调静电吸附与最小耦合能的关键作用。
2024-11-10 cond-mat.soft
Rheology of mixed solutions of sulfonated methyl esters and betaine in relation to the growth of giant micelles and shampoo applications
本文综述了磺化甲酯(SME)和椰油酰胺丙基甜菜碱(CAPB)混合溶液的流变特性,并讨论了其与巨胶束协同生长的关系。研究了脂肪醇、椰油酰胺单乙醇胺(CMEA)和盐等添加剂对蠕虫状胶束生长的促进作用。我们报告和系统化的最显着的观察到的影响,强调在分子水平上的解释和理解这些系统的流变行为。实验结果表明,SME与CAPB混合后,体系的粘度明显升高,且升高幅度大于十二烷基硫酸钠与CAPB混合后的粘度。脂肪醇、CMEA和阳离子聚合物的加入导致粘度的协同峰加宽,而对其高度没有任何显著影响。NaCl的加入导致具有高最大值的典型盐曲线,但在十二烷醇的存在下,该最大值低得多。在较低的盐浓度下,脂肪醇作为增稠剂,而在较高的盐浓度下-作为稀释剂。根据所测得的存储和损耗模量的频率依赖性的形状,所研究的胶束溶液表现为标准或非标准流变行为的系统。具有标准行为的系统(至少)在交叉点之前服从Maxwell粘弹性模型,并且可以根据Cates爬行-反应模型进行分析。具有非标准流变行为的系统仅在交叉频率以下的受限域中服从Maxwell模型;它们可以在Maxwell模型的增强版本的框架中进行分析。用于数据分析和解释的方法可应用于任何其它粘弹性胶束系统。
2019-11-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
Spatiotemporal rheochaos in nematic hydrodynamics
受剪切蠕虫状胶束中流变混沌的观察的启发[Bandyopadhyay等人,Lett,84 2022,(2000); Europhys. Lett. 56,447(2001); Pramana 53,223(1999)]研究了剪切流体中流体动力学速度场和序参量场的耦合非线性偏微分方程。在一个合适的参数范围内,我们发现不规则的,动态剪切带,并建立决定性的数值试验,我们观察到的模型中的混沌是时空的性质。
2003-12-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multicomponent adhesive hard sphere models and short-ranged attractive interactions in colloidal or micellar solutions
我们调查的粘性参数$t_{ij}=1/(12τ_{ij})$的依赖性-其中$τ_{ij}$是传统的巴克斯特参数-溶质直径$σ_{i}$和$σ_{j}$在多组分粘性硬球(SHS)模型的介观中性粒子的流体混合物。各种简单但现实的相互作用势,在文献中使用的模型\textit{short-ranged attractions}存在于真正的解决方案的胶体或反胶束,进行了审查。我们认为:i)范德华吸引力,ii)硬球损耗力,iii)聚合物包覆的胶体,iv)溶剂化效应(特别是油包水微乳液的反胶束之间的疏水键合和吸引力)。我们映射到一个等效的SHS模型,通过要求第二维里系数的平等,这些潜力。主要的发现是,对于大多数考虑的潜力,大小依赖的$t_{ij}(T,σ_{i},σ_{j})$可以近似由基本上相同的表达式,即一个简单的多项式变量$σ_{i}σ_{j}/σ_{ij}^{2}$,系数取决于温度$T$,或-耗尽相互作用-上的填充分数$η_{0}$的耗尽粒子。
2006-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-organisation of tip functionalised elongated colloidal particles
棒状胶体粒子尖端之间的弱吸引力相互作用由于焓和熵之间的微妙相互作用而影响它们的液晶相行为。在这里,我们采用分子动力学模拟的半柔性,排斥珠弹簧链的两端珠相互吸引。我们计算的相图作为一个函数的链的体积分数和吸引力的潜力的强度。我们确定了大量的相,包括各向同性,结晶,近晶A,近晶B和结晶状态。对于尖端吸引能量低于热能,我们的结果是定性与实验结果一致:我们发现,增加的吸引力的强度转移的近晶A相变到较低的体积分数,只有很小的影响,对其他相的稳定性。对于足够强的尖端吸引力,除了导致各向同性相的不稳定之外,无规相完全消失。为了更好地理解这些现象的基本物理,我们还研究了粒子在其有吸引力的尖端处的聚集和近晶A相中粒子所经历的有效分子场。基于这些结果,我们认为,聚集的提示只影响相稳定性,如果形成层状结构("胶束“)。我们发现吸引力的增加增加了层状相的有序度,有趣的是,我们还发现了由尖端之间的相互作用引起的反铁电近晶A相变的存在的证据。一个简单的Maier-Saupe-McMillan模型证实了我们的发现。
2019-06-08 cond-mat.soft
Use of Superparamagnetic Nanoparticle/Block Copolymer Electrostatic Complexes as Contrast Agents in Magnetic Resonance Imaging
在过去的几年里,我们研究了纳米胶体和带相反电荷的聚合物之间的络合作用。研究的纳米胶体是离子表面活性剂胶束和无机氧化物纳米颗粒。对于聚合物,我们使用均聚电解质和嵌段共聚物与线性和梳状结构。通常,带相反电荷的物质之间的吸引相互作用很强,因此,简单混合含有分散组分的溶液会产生沉淀或相分离。我们已经开发出控制静电驱动吸引力和保持混合溶液稳定性的方法。通过这些方法,我们设计了新的核-壳纳米结构,例如用聚合物和氧化铁超顺磁性纳米颗粒获得的那些。在本报告中,我们表明,静电络合可用于定制新的功能化纳米粒子,我们提供的例子相关的生物医学应用领域的造影剂的磁共振成像。
2007-01-26 cond-mat.soft
Controlling electrostatic co-assembly using ion-containing copolymers : from surfactants to nanoparticles
在这篇综述中,我们解决了带电中性的二嵌段共聚物和带相反电荷的纳米胶体之间的静电络合的问题。我们发现,纳米胶体,如表面活性剂胶束和氧化铁磁性纳米粒子共享类似的性能时,与带电中性二嵌段混合。在临界电荷比以上,在直接混合条件下自发地形成核-壳分级结构。核壳结构的小角散射技术和透射电子显微镜的组合进行了鉴定。多能级物体的形成是由相反电荷之间的静电吸引和凝聚的反离子的释放驱动的。还描述了受分子生物学启发的替代混合过程。这里应用的方案包括筛选混合分散体的静电相互作用,然后例如通过透析逐渐除去盐。通过这些技术,带相反电荷的物质在它们可以相互作用之前被紧密混合,并且它们的缔合通过双稳态动力学来监测。其结果是,球形和棒状聚集体具有显着的超顺磁性和稳定性的性能。这些研究结果进行了讨论,在一个新的范例,处理的可能性,使用无机纳米粒子作为积木的设计和制造具有增强功能的supracolloidal组件。
2011-01-30 cond-mat.soft
Electrostatic Correlation Augmented Self-Consistent Field Theory and Its Application to Polyelectrolyte Brushes
University of California Berkeley(加州大学伯克利分校);Lawrence Berkeley National Lab(劳伦斯伯克利国家实验室)
针对非均相软物质离子关联建模难题,提出静电关联增强的聚合物自洽场理论,揭示聚电解质刷非单调形变机制及微相分离行为,与实验结果吻合良好。
2024-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech