Elasticity of compressed microgel suspensions
我们描述的弹性压缩微凝胶悬浮液从核壳模型的单颗粒。通过平均场Flory理论，并通过亚历山大-德Gennes模型的聚合物刷，分别描述的内芯和外电晕的机械性能。该模型成功地再现了实验测量的弹性剪切模量的一个常数的因素，我们合理的干扰的角度来看。
2013-05-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unexpected Behavior of Ultra-Low-Crosslinked Microgels in Crowded Conditions
Sapienza University of Rome（罗马第一大学）；CNR Institute of Complex Systems, Uos Sapienza（复杂系统国家研究中心苏皮恩扎小组）；Department of Physics, Sapienza University of Rome（罗马第一大学物理系）
研究通过分子动力学模拟揭示了超低交联微胶在高密度下的独特行为，包括无棱角化、微胶间穿透主导及结构重构特征的消失，为理解软胶行为提供了新视角。
2026-04-28 cond-mat.soft
Microgels at interfaces behave as 2D elastic particles featuring reentrant dynamics
软胶体越来越多地被用作模型系统，以解决基本问题，如结晶和玻璃和堵塞转变。在可用的软胶体类别中，微凝胶正在成为黄金标准。由于其巨大的内部复杂性使得其理论表征非常困难，微凝胶通常在线性弹性理论的简单框架内建模，至少在小变形状态下。在这里，我们表明，存在的条件下，其有效性的范围可以大大扩展，提供了强有力的数值证据表明，吸附在界面上的微凝胶遵循二维赫兹理论，因此表现得像二维弹性颗粒，非常大的变形，在形成鲜明对比，发现在散装条件。我们也能够估计的杨氏模量的单个颗粒，并通过比较它与其对应的散装条件下，我们证明了一个显着的硬化的聚合物网络在界面处。最后，通过分析动力学性质，我们预测了多重重入现象：通过颗粒密度的连续增加，微凝胶首先被捕，然后再流化，由于其扩展的电晕的高穿透性。我们观察到这种异常的行为在一系列的实验条件下，小的和松散的交联微凝胶。因此，本工作建立了微凝胶在界面作为一个新的模型系统的基础研究，铺平了道路的实验合成和独特的高密度liquidlike状态的研究。此外，这些结果可以指导开发新的组装和图案化策略的表面和设计的新材料与所需的界面行为。
2020-07-21 cond-mat.soft
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
Relationship between Rheology and Structure of Interpenetrating, Deforming and Compressing Microgels
温敏微凝胶是一种将聚合物和胶体粒子的性质以独特的方式结合在一起的杂化体系。由于它们的复杂形态，它们的相互作用和堆积，以及因此由微凝胶制成的悬浮液的粘弹性仍然没有完全理解，特别是在致密堆积条件下。在这里，我们研究了依赖于频率的线性粘弹性的致密微凝胶悬浮液结合分析的局部颗粒结构和形态的基础上超分辨率显微镜。通过确定控制弹性和耗散响应的主导机制，我们提出了一个统一的框架，可以解释这些广泛研究的软颗粒组装体的流变性，从弹性开始深入到过度填充的制度。我们的研究结果澄清了模糊壳相互作用为主的政权和密集交联的核心控制之间的过渡和耦合。
2018-11-05 cond-mat.soft
Swelling of ionic microgel particles in the presence of excluded-volume interactions: a density functional approach
在这项工作中，一个新的密度泛函理论框架被开发来预测盐浓度依赖的带电微凝胶的溶胀状态和内部和外部的微凝胶的单价离子的局部浓度。为了这个目的，弹性，溶剂诱导和静电贡献的微凝胶自由能被认为是与离子的自由能。除了静电相互作用，该模型明确考虑了微凝胶离子排除体积（空间）排斥和离子相关性，以这样一种方式，该形式主义是一致的超网链封闭近似（HNC）。我们探讨的作用，溶剂质量，链弹性，盐浓度和微凝胶裸电荷上的溶胀状态，有效电荷和离子密度分布发挥。我们的研究结果表明，微凝胶离子的空间排阻促进了粒径的增加高达10%。当微凝胶接近收缩构型时，空间位阻效应对电荷分布的影响变得更加重要，微凝胶界面处的电荷积累峰和微凝胶内核的电荷减少导致微凝胶有效电荷的显著增加。我们进一步发现，在粒子内部深处实现了电荷电中性，并建立了通过空间排阻校正的唐南势。
2017-06-18 cond-mat.soft
Microgels Adsorbed at Liquid-Liquid Interfaces: A Joint Numerical and Experimental Study
软颗粒相对于硬胶体显示出高度通用的性质，在流体-流体界面处更是如此。特别地，由交联聚合物网络组成的微凝胶由于表面张力和内部弹性之间的平衡而能够在界面处吸附时变形和变平。尽管存在实验结果，但由于缺乏适当的微观模型，仍然缺乏对这种现象的详细理论理解。在这项工作中，我们提出了一个先进的建模微凝胶在平坦的水/油界面。该模型建立在一个现实的描述的内部聚合物结构和单颗粒特性的微凝胶，并能够再现其实验观察到的形状在界面处。补充分子动力学模拟与原位低温电子显微镜实验和原子力显微镜成像后，Langmuir-Blodgett沉积，我们比较的微凝胶的形态为不同的值的交联比。我们的模型允许在流体界面处对软颗粒进行系统的微观调查，这对于在广泛的应用中使用微凝胶开发预测能力至关重要，包括智能乳液的稳定和表面的多功能图案化。
2019-04-05 cond-mat.soft
Influence of the interfacial tension on the microstructural and mechanical properties of microgels at fluid interfaces
微凝胶是由交联聚合物网络构成的软质胶体颗粒，具有很高的应用潜力。特别地，在流体界面处吸附之后，界面张力为微凝胶单层提供二维（2D）限制，并驱动颗粒的重新配置，使得它们能够在泡沫和乳液稳定中以及在用于光刻、传感和光学材料的表面图案化中部署。然而，大多数研究集中在具有高界面张力的流体系统，例如烷烃/或空气/水界面，其赋予组装单分子膜类似的性质。在这里，相反，我们比较了两个有机流体相，己烷和甲基叔丁基醚，这有显着不同的界面张力（$γ$）值与水，从而调整吸附的微凝胶的弹性和变形。我们合理化如何$γ$控制的单颗粒形态，从而调制在不同的界面压缩的单分子膜的结构和机械响应。具体地，当$γ$低时，微凝胶在界面平面内较少变形，并且它们的聚合物网络在侧向压缩时可以更容易地重新排列，导致更软的单层。选择具有不同表面能的界面提供了额外的控制以定制软颗粒的2D组装，从颗粒尺寸和颗粒间间距的微调到机械性能的定制。
2021-09-02 cond-mat.soft
Microgel Translocation Through Narrow Capillaries
CNRS, Université Paris-Saclay（法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）；Kansas State University（堪萨斯州立大学）
研究揭示了微胶在狭窄毛细管中迁移的机械和拓扑限制，通过相图分析了凝胶刚度、管径和力之间的关系，为微流体和药物递送提供了工程指导。
2026-02-22 cond-mat.soft
Elastic deformations of loaded core-shell systems
宏观弹性核壳系统可以生成为玩具模型，以手动变形和触觉研究。在介观尺度上，制备了胶体核壳颗粒和微凝胶，并通过不同类型的显微镜进行了研究。我们分析，使用线弹性理论，球形核壳系统的影响下，是径向取向的力的线密度和作用沿赤道的外表面的反应。有趣的是，壳与核的变形耦合可以决定响应于力的整体外观。我们解决各种组合的半径，刚度和泊松比的核心和外壳，并说明所产生的变形。从宏观上讲，这种情况可以通过在宏观模型系统的赤道周围缠绕一条绳子并将其拉紧来实现。在介观尺度上，胶体微凝胶颗粒被对称地限制在两种不混溶流体之间的界面上，被表面张力径向向外拉。
2022-04-27 cond-mat.soft
Elasticity-mediated Morphogenesis in Interfacial Colloidal Assemblies
Raman Research Institute（拉曼研究所）
研究揭示了颗粒弹性在界面胶体非平衡结构组织中的关键作用，通过自组装过程展示弹性介导的形态发生机制。
2026-03-07 cond-mat.soft physics.app-ph
Centrifugal compression of soft particle packings - theory and experiment
本文提出了一种精确计算弹性介质在离心压缩作用下的高度的方法，该方法适用于任意应力应变本构关系。示例的解决方案，获得幂律介质和应力发散的情况下，在一个临界应变-例如所需的填料组成的可变形的，但不可压缩的颗粒。实验数据的温度响应N-异丙基丙烯酰胺（NIPA）微凝胶珠在水中的离心压缩。对于小的径向加速度，结果是一致的赫兹弹性，并在珠材料的杨氏弹性模量方面进行了分析。对于大的径向加速度，样品压缩渐近线对应于一个空间填充粒子的体积分数的单位值。因此，我们得出结论，凝胶珠是不可压缩的，变形而不去溶胀。此外，我们发现颗粒凝胶材料的杨氏弹性模量与交联密度成比例增加到幂3.3 ± 0.8，比Flory预期的稍大。
2010-09-15 cond-mat.soft
Capillary micromechanics: Measuring the elasticity of microscopic soft objects
我们提出了一个简单的方法来访问微观可变形颗粒的弹性性能。这种方法是基于测量软颗粒的压力引起的变形，因为它们被迫通过锥形玻璃微毛细管。它使我们能够在一个单一的实验中确定的压缩和剪切模量的变形对象。聚丙烯酰胺微凝胶颗粒的模型系统上的测量表现出良好的一致性，与相同组成的散装凝胶的测量。我们的方法适用于广泛的机械性能，因此应该是一个有价值的工具，用于表征各种软和生物材料。
2012-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Modeling Leidenfrost levitation of soft elastic solids
本文提出了弹性莱顿弗罗斯特悬浮的理论，发现弹性主导区间内固体越重悬浮越高，并引入无量纲弹性莱顿弗罗斯特数刻画刚性与Hertzian行为的转变，为软机器设计提供理论基础。
2023-09-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamical properties of different models of elastic polymer rings: confirming the link between deformation and fragility
我们报告了大量的数值模拟不同的模型的二维聚合物环的内部弹性。我们监测环的动力学行为作为包装分数的函数，以解决粒子变形对系统的集体响应的影响。特别是，我们比较了三种不同的模型：（i）最近研究的模型[Gnan \& Zaccarelli，Nat.Phys.15，683（2019）]，其中提供内部弹性的内部赫兹场作用在环的单体上，（ii）相同的模型，其中这种场对质心的影响被相反的力平衡，以及（iii）半-柔性模型，其中相邻单体之间的角势引起强烈的颗粒变形。通过对三种模型的动力学分析，我们发现，在所有情况下，系统的脆弱性和粒子的非球面性之间存在着直接的联系。在这三个模型中，只有第一个模型表现出异常的动力学行为的超扩散行为的均方位移和压缩指数松弛的密度自关联函数的形式。我们表明，这是由于内部弹性和每个环，这两者都是必要的成分，以诱导这种奇特的行为经常观察到的实验中的胶体凝胶自发产生的不平衡力的组合。这些发现加强了颗粒变形的作用，连接到内部弹性，在驱动致密的软颗粒的动态响应。
2021-06-04 cond-mat.soft
Droplet impact on elastic substrates: force scaling crossover
本文研究液滴撞击弹性基底时的最大冲击力标度律，发现其从惯性力标度交叉转变为赫兹冲击标度，并通过高速光弹性层析成像确定相似参数，为软质耐冲击材料设计提供理论依据。
2025-02-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Adsorption of soft particles at fluid interfaces
软颗粒可以是比硬颗粒更好的乳化剂，因为它们在流体界面处拉伸。相对于刚性颗粒，这种变形可以使吸附能增加几个数量级。颗粒在界面处的变形由体弹性和表面张力的竞争控制。当颗粒被两种液体部分润湿时，变形局限于距离接触线的材料依赖性距离$L$内。在接触线处，颗粒形态由表面张力的平衡给出。当颗粒半径为$R \ll L$时，颗粒采用与吸附流体液滴相同的透镜形状。颗粒变形可以是弹性的或塑性的，这取决于杨氏模量$E$和屈服应力$σ_p$的相对值。当表面张力有利于颗粒在界面处完全铺展时，塑性形变可导致不寻常的煎蛋形态。当可变形颗粒具有与一种液相非常相似的表面性质时，吸附可能对它们对另一种液相的亲和力的微小变化极其敏感。这些发现对微凝胶颗粒在流体界面处的吸附和刺激响应性Pickering乳液的性能具有影响。
2015-07-14 cond-mat.soft
Hyperelastic characterization via deep indentation
本研究通过有限元分析建立深度压痕力-深度曲线与Ogden超弹性模型的关系，识别三个压痕区域，证明深度压痕可原位有效提取软材料超弹性参数。
2025-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
