Non-linear oscillatory rheological properties of a generic continuum foam model: comparison with experiments and shear-banding predictions
复杂流体中剪切带的出现通常被理解为是由于剪切下材料的结构演化导致的，这导致（从理论角度）与剪切下材料的不同状态的共存有关的非单调平稳流动曲线。在本文中，我们提出了一个特定类别的复杂流体，即泡沫和浓缩乳液，这不同于其他的剪切带在两个重要的方面的情况。首先，剪切带的出现被证明是可能的，既没有材料的任何内在物理演变（例如，通过与流动耦合的参数，例如浓度或缠结），也没有任何有限的临界剪切速率，低于该临界剪切速率，流动不会保持稳定和均匀。其次，剪切带的出现取决于初始条件，即，材料的准备。换句话说，它是历史依赖的。这种行为依赖于底层模型（2D或3D）的张量特性，并由材料中最初不均匀的应变分布触发。剪切速率在带边界处显示不连续性，其幅度是历史依赖的，因此取决于样品制备。
2012-06-21 cond-mat.soft
Spiropyran Sulfonates for Photo and pH Responsive Air-Water Interfaces and Aqueous Foam
响应性泡沫和界面对于响应外部刺激的活性材料是令人感兴趣的。我们已经使用螺吡喃表面活性剂的光致变色反应来呈现界面、上升气泡以及对光刺激活跃的发泡特性。为了解决空气-水界面，我们已经应用了和频生成（SFG），它提供了定性信息的表面过剩和界面的充电状态作为光照射和pH值的函数。在蓝光下，表面活性剂形成一个闭环螺形式（SP），而在黑暗的条件下，环打开和汞（MC）的形式产生。使用SFG，我们表明，不同的pH条件下的本体溶液导致的界面充电状态的变化。我们已经利用了MC表面活性剂的O-H基团可以随着pH去质子化的事实，并使用该事实来调节界面处的分子净电荷。事实上，SFG表明，随着pH值的增加，从界面水分子的OH伸缩带的强度增加，我们与表面净电荷的增加。在pH为5.3时，用蓝光照射导致OH强度的可逆降低，而CH强度与黑暗条件下的相应强度相比没有变化。这些结果表明表面净电荷随光的变化，这也预期通过静电分离压力的变化影响泡沫稳定性。事实上，泡沫稳定性的测量与该假设一致，在黑暗中具有更高的泡沫稳定性。在pH 2.7时，这种行为被逆转。这通过上升气泡实验得到证实，该实验表明，与在黑暗状态下表面活性剂的气泡速度相比，当用蓝光照射气泡时，气泡速度前所未有地降低约30%。
2020-07-15 cond-mat.soft
Surface phase transitions in foams and emulsions
表面活性剂吸附层中的表面相变已知会影响泡沫的动力学性质并诱导冷冻乳液滴中的表面成核。最近，这些转变被发现在其他几种现象中发挥作用，为控制泡沫和乳液性能提供了新的机会。本文对该领域的新兴机会进行了简要展望。强调三个主题：（1）表面活性剂混合物在泡沫中气泡表面诱导相变的用途;（2）天然表面活性剂皂苷的特殊性质，其形成极端粘弹性的表面层;和（3）乳液中的主要现象，其中表面相变是重要的。综述文献的总体结论是，表面相变可用作控制许多泡沫和乳液性质的有力工具，但我们需要更深入地了解潜在的现象，以充分探索这些机会。
2019-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structural Transition in the Isotropic Phase of the C$_{12}$EO$_6$/H$_2$O Lyotropic Mixture: A Rheological Investigation
我们研究的结构变化发生在各向同性相的C $_{12}$ =EO $_6$ /H $_2$ O溶致混合物（高达35%的表面活性剂重量浓度）时，增加浓度和温度，从小的个人胶束的缠结网络，随后成为连接。高频（高达$ω= 6 \times 10^4$ rad/s）流变测量使我们能够获得粘弹性弛豫谱，这可以很好地描述了两个麦克斯韦模型与非常不同的温度行为的总和：较慢的一个（$τ_1 \simeq 10^{-4}$ s）可能是由于蠕动，其相关的粘度首先随温度增加（胶束生长），然后在达到最大值后下降（连接的外观）。快速机制（$τ_2 \simeq 10^{-6}$ s）在温度下几乎保持不变，并且可以与在先前的研究中在较高浓度下观察到的局部胶束顺序的弛豫有关。这一解释得到了相关表面活性剂C $_{12}$ EO $_8$（形成较小胶束）水性混合物中的额外测量结果的证实，其中仅检测到与局部有序相关的快速机制。
2015-04-08 cond-mat.soft
Anomalous zeta potential in foam films
电动效应提供了一种选择的方法来控制微和纳米流体系统中的流动。虽然这些现象的一个相当清晰的图片存在现在的液体-固体界面，液体-空气界面的情况下仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们调查在分子水平上的电动运输在液体膜覆盖离子表面活性剂。我们发现，zeta电位，量化电动效应的幅度，取决于表面活性剂的覆盖率在一个意想不到的方式。首先，它增加降低表面活性剂覆盖从饱和。其次，它不会在低覆盖率的极限下消失，而是接近一个有限值。考虑到界面流体力学的关键作用，连同离子结合机制，这种行为是合理的。我们指出这些结果的影响，在自由界面的zeta电位的强烈争论的测量，并在液体泡沫电动运输。
2014-08-24 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Extension of a suspended soap film: A homogeneous dilatation followed by new film extraction
液体泡沫因其高有效粘度而在工业上得到广泛应用，但其局部来源尚不清楚。这封信提出了新的结果上的悬浮肥皂膜的延伸，在一个配置模仿泡沫剪切过程中发生的基本变形。我们证明了一个令人惊讶的两步演变：薄膜首先均匀地延伸，然后其延伸停止，并从弯月面提取一个新的较厚的薄膜。第二步是独立的表面活性剂溶液的性质，而初始扩展仅观察到表面活性剂溶液与可忽略的伸缩模量。我们预测这个复杂的行为，使用一个模型的基础上Frankel的理论和约束引起的界面硬化。
2013-09-10 cond-mat.soft
Hysteresis and Avalanches in Two Dimensional Foam Rheology Simulations
泡沫具有独特的流变特性，从固体状到流体状。本文采用蒙特卡罗模拟方法，采用驱动的大Q Potts模型，研究了剪切作用下不同无序度的二维非粗化泡沫。我们发现，拓扑重排的动力学敏感地依赖于结构无序。
1999-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Anomalous relaxation of coarsening foams with viscoelastic continuous phase
本研究利用差分动态显微镜探究粘弹性连续相可调的老化泡沫的超慢结构弛豫，发现其呈压缩指数弛豫且弛豫速率与散射波矢线性相关，基体刚度会影响压缩指数，结果印证了实空间观测结论，完善了对该类系统结构弛豫的认知。
2024-05-17 cond-mat.soft
Surfactant-Driven Dynamic Changes in Rheology of Activated Carbon Slurry Electrodes
研究全铁液流电池中活性炭浆料电极在非离子表面活性剂Triton X-100作用下的流变学变化，发现当α≥0.65时浆料由凝胶突变为无屈服应力的流体且导电性完全丧失，表明表面活性剂吸附对流动行为影响显著。
2024-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Foams in a rotating drum
在半充满表面活性剂溶液的Hele-Shaw池中产生了几乎二维的泡沫。然后将细胞垂直放置在一个旋转轴上，使其以细胞的角速度作为控制参数绕其中心旋转。在泡沫旋转期间，液体分数增加并且泡沫/液体界面变形。沿两条代表性的线的泡沫内部产生的剪切速度分布进行了研究。使用统计工具获得泡沫流变特性，并使我们能够确定泡沫有效粘度。一个半经验模型，提出了这些速度分布，强调气泡之间的粘性耗散和细胞壁的意义。
2014-06-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Quasistatic rheology of soft cellular systems using Cellular Potts Model
软细胞系统，如泡沫或生物组织，表现出高度复杂的流变性能，即使在准静态制度，数值模拟可以帮助理解。我们提出了一个数值实现内广泛使用的细胞Potts模型的准静态应变。通过模拟准静态应变二维干泡沫，有序和无序的方法的准确性进行了测试。准静态应变在CPM中的实现允许调查复杂的应力-应变关系和细胞系统中发生的结构变化之间的相互作用。
2021-04-20 cond-mat.soft
Effects of liquid fraction and contact angle on structure and coarsening in two-dimensional foams
本文提出了一个二维湿泡沫粗化的准静态数值模型，采用有限元方法建模气泡变形并近似气流，揭示了非零接触角对初始粗化率平台现象的影响及气泡生长速率与有效邻居数的关系。
2023-12-13 cond-mat.soft
Local description of the two-dimensional flow of foam through a contraction
本文研究了Hele-Shaw盒中泡沫通过收缩过程的二维流动。它的流变学特征量化使用图像分析，与测量的弹性应力，塑性率，和速度。收缩入口处的速度行为与收缩出口处的速度行为有很大不同，在收缩入口处，流动是纯收敛的，在收缩出口处，速度下冲和流线的重新聚焦被解开。屈服区，其特征在于由一个显着的速率的塑性和最大应力幅，集中接近收缩。这些定性的一般趋势不随流速、气泡面积和收缩几何形状而显著变化，这是稳健的准静态状态的特征。使用具有高表面粘弹性的表面活性剂，表现出对速度的弹性应力的显着依赖性。结果表明，塑性速率不仅取决于局部变形速率的大小，而且还取决于弹性应力和变形速率的方向。本文还讨论了粘滞摩擦力如何控制准静态区的偏离。
2009-12-24 cond-mat.soft
Self-Assembly, Interfacial Properties, Interactions with Macromolecules and Molecular Modelling and Simulation of Microbial Bio-based Amphiphiles (Biosurfactants). A Tutorial Review
化学表面活性剂在消费者的产品中无处不在，但它们受到环境问题的困扰。出于这个原因，生物表面活性剂完全取代石化表面活性剂构成了圣杯，但这远远不会很快发生。如果“生物表面活性剂革命”还没有发生，主要是由于生物表面活性剂的成本较高和可用性较低，另一个原因解释了这一事实：对它们在溶液中的性质知之甚少。本教程审查的目的是审查自组装性能和相行为，实验（第2.3和2.4节）和分子建模（第5节），在水中的最重要的微生物生物表面活性剂（槐糖脂，鼠李糖脂，表面活性剂，纤维二糖脂，糖脂）以及它们的主要衍生物。根据众所周知的表面活性剂的堆积参数，对这些性质进行了严格的讨论（第2.5节）。纳米级自组装和宏观材料性质之间的关系，包括水凝胶化，固体发泡，模板或封装进行了具体讨论（第2.7节）。我们还介绍了它们的自组装和吸附在平坦和复杂的空气/液体（例如，泡沫）、空气/固体（粘附）、液体/固体（纳米颗粒）和液体/液体（例如，乳液）界面（第3节）。特别提供了关于使用生物表面活性剂作为封端剂开发稳定纳米颗粒的关键讨论（第3.2.4节）。最后，我们讨论了涉及生物表面活性剂和大分子，包括蛋白质，酶，聚合物和聚电解质的主要发现。
2021-05-04 cond-mat.soft
Vortex in liquid films from concentrated surfactant solutions containing micelles and colloidal particles
假设：在从双峰粒径分布的胶体溶液中蒸发自由液膜的过程中，可以观察到新的动力学现象。这样的分布是以自然的方式形成的混合溶液（轻微浑浊）的阳离子和阴离子表面活性剂，其中纳米级胶束与微米级沉淀颗粒共存。实验：在不蒸发水的情况下，薄膜变薄至厚度< 100 nm。当水从膜蒸发时，观察到自发的膜增厚（高于300 nm）和在中心具有较薄膜的斑点的动态涡旋的出现。涡旋壁具有阶梯状轮廓，阶梯高度等于有效胶束直径（约100 μ m）。8 nm）和多达20-30个分层步骤。结果：对于大于100 nm的厚度，从胶束溶液中的泡沫膜分层从未观察到。这证明在蒸发膜中形成了厚的胶束胶体晶体。较大的微米级颗粒的作用是在高原边界形成滤饼，其支撑厚膜。定量力学模型表明，阶梯状涡廓线是由流体动力学和表面张力力的平衡所稳定的。涡旋不仅在阴阳离子表面活性剂溶液的膜中观察到，而且在二氧化硅和胶乳颗粒悬浮液的膜中也观察到，其中含有较小的表面活性剂胶束。
2020-05-14 cond-mat.soft
Merging of Soap Bubbles and Why Surfactant Matters
两个肥皂泡的合并是泡沫形成中的基本流体力学过程。在目前的实验研究中，两个肥皂泡的液体膜被带到一起。一旦最初被气体层隔开的液体层在单个点上桥接，两个液体膜的快速合并就进行了。因此，连接边缘被快速加速到分离气体层中。我们表明，由于形成的凹坑的速度是不均匀的，高加速度的原因最初的瑞利-泰勒不稳定的液体边缘。在以后的时间，边缘需要愈合成一个圆形的形状。然而，对于足够高浓度的表面活性剂，不稳定的边缘夹断微泡，导致聚结后的分形树枝状结构。
2020-01-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Interfacial mechanisms for stability of surfactant-laden films
液体薄膜是日常生活的核心。它们普遍存在于现代技术（药品、涂料）、消费品（泡沫、乳液）中，也具有重要的生物功能（眼睛的泪膜、肺部的肺表面活性剂）。所有这些例子的共同特征是在空气-液体界面处存在表面活性分子。虽然它们只形成分子薄层，但这些表面活性剂在自由表面上产生复杂的表面应力，这对下面的薄液膜的动力学和稳定性具有重要影响。在这里，我们进行简单的减薄实验，探索的基本机制，使表面活性剂分子减缓重力驱动排水的底层膜。我们提出了一个简单的模型，适用于可溶性和不溶性表面活性剂系统。我们表明，表面活性剂与有限的表面流变性的影响，通过粘弹性界面应力的体积流量，而表面活性剂与无粘表面实现稳定，通过相对的表面张力引起的马兰戈尼流。
2016-08-07 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Electro-osmosis at surfactant-laden liquid-gas interfaces: beyond standard models
电渗透（EO）是在微流体和纳流体系统中操纵液体的有力工具。虽然EO已在液-固界面进行了广泛的研究，但液-气界面的情况，例如在泡沫膜和气泡中发现的情况，仍有待探索。在这里，我们进行分子动力学（MD）模拟EO在膜的电解质水溶液覆盖的离子表面活性剂的流体层和包围的气体。根据实验步骤，我们从EO速度计算zeta电位，EO速度定义为液膜中部与周围气体之间的速度差。我们表明，zeta电位可以小于或大于现有的预测取决于表面活性剂的覆盖。我们解释了失败的表面活性剂和束缚离子作为刚体移动的事实，并不传输的电驱动力的液体局部的前面的描述。考虑到流动电流的相互作用，我们发展了一个扩展的模型，可以用来预测实验的表面活性剂负载的液-气界面的zeta电位。
2021-11-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Holes and cracks in rigid foam films
针对高刚性表面下泡沫薄膜破裂的经典问题，研究发现其破裂偏离Taylor-Culick定律且存在类裂纹图案，揭示表面弹性的关键作用，提供了极远离平衡条件下表征表面弹性的新方法。
2015-05-20 cond-mat.soft physics.class-ph
Relaxation time of the topological T1 process in a two-dimensional foam
二维泡沫中的基本拓扑T1过程对应于一个肥皂膜相对于几何约束的“翻转”。从力学的角度来看，这个T1过程是一个基本的弛豫过程，通过它，一个不平衡的泡沫的整个结构演变。这种基本的松弛过程的动力学研究得很差，通常被忽略在泡沫模拟。我们从实验和理论上研究了干燥的二维泡沫中的T1动力学。我们表明，动力学控制的表面粘弹性的肥皂膜（表面剪切加双折射粘度，ms+k，和吉布斯弹性e），是独立的剪切粘度的散装液体。此外，我们的方法表明，T1弛豫过程的动力学提供了一个方便的工具，用于测量表面流变学性质：我们得到的SDS的e = 32+/-8 mN/m和ms+k = 1.3+/-0.7 mPa.m.s，和BSA的e = 65+/-12 mN/m和ms+k = 31+/-12 mPa.m.s，与文献报道的值很好地吻合。
2006-08-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.flu-dyn
Towards an analytical description of active microswimmers in clean and in surfactant-covered drops
几何约束在生物界中经常遇到，并强烈影响粘性流中活性悬浮液的稳定性、拓扑结构和输运性质。基于远场分析模型，从理论上研究了自推进微游泳器在清洁粘性液滴或表面活性剂均匀分布液滴中的低雷诺数运动.由表面活性剂引起的界面粘性应力由公认的Boussinesq-Scriven本构流变模型描述。此外，活性剂表示的力偶极子和由此产生的流体介导的流体动力学之间的耦合的游泳者和限制下降进行了研究。我们发现，表面活性剂的存在下，显着改变封装的游泳者的动力学，通过提高其重定向。引入了液滴内部Stokeslet和偶极流奇异性速度图像的精确解，并用谐波分量的无限级数表示。我们的研究结果提供了有用的见解，指导原则的限制活性物质系统的控制和支持的目标，利用合成microswimmer驱动液滴靶向给药应用。
2020-08-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Quantifying surfactant adsorption at fluid interfaces by combining X-ray reflectivity and simulations
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯蒂芬研究所）
提出一种结合原子分子动力学模拟和X射线反射率实验的方法，通过预置表面覆盖度的模拟获得电子密度剖面并计算理论反射率曲线，与实验对比确定非离子表面活性剂的吸附等温线。
2026-06-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Local origin of the visco-elasticity of a millimetric elementary foam
该研究通过实验和模型揭示了毫米级泡沫粘弹性的局部起源，指出耗散主要发生在弯月面附近的剪切区，而非界面粘度，为泡沫粘度建模提供了基础。
2020-11-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Flow in linearly sheared two dimensional foams: from bubble to bulk scale
我们探测的二维泡沫，包括一个单层的气泡夹在液体浴和玻璃板之间，作为一个功能的驱动率，包装分数和程度的混乱。首先，我们发现，双分散，无序的泡沫表现出强烈的速率依赖性和不均匀的（剪切带）的速度分布，而单分散，有序的泡沫也剪切带，但基本上速率无关。其次，我们引入了一个简单的模型，基于平衡气泡和顶板之间的平均阻力和平均气泡之间的阻力。该模型捕获了所观察到的速率相关流和速率无关流。第三，我们进行独立的流变测量，无论是有序和无序系统，并发现这些是完全一致的简单模型中假设的阻力的缩放形式，我们看到，无序修改缩放。第四，我们在相当大的范围内改变泡沫的填充分数$ϕ$，并发现当泡沫变得更湿时，流动剖面变得越来越剪切带状。令人惊讶的是，我们的模型描述了整个范围内的填充分数与相同的幂律指数-只有一个无量纲数$k$的粘性阻力定律的前因子的比率被认为是随着填充分数的流动剖面和速率的依赖性。我们发现，$k \sim (ϕ-ϕ_c)^{-1}$，其中$ϕ_c \approx 0.84$，对应于二维干扰密度，并建议，这种缩放遵循从接触气泡之间的变形刻面的几何形状。总的来说，我们的工作提出了一个路线，合理化方面的无处不在的赫歇尔-Bulkley（幂律）流变学在广泛的无序材料中观察到。
2009-03-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
