Shape Elasticity in Colloidal Bent-Core Liquid Crystals
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
研究胶体弯曲核心液态晶体中形状弹性对各向同性、向列扭弯和层状展开弯有序状态的影响。
2026-01-07 cond-mat.soft
Shape transitions in soft spheres regulated by elasticity
我们研究弹性驱动的软球核壳结构的形态转变，其中的核心可以被视为一个各向同性的弹性连续体和表面或壳作为一个无张力的液体层，其弹性响应是由弯曲为主。为了产生过渡，我们考虑的情况下，液体层的表面积增加了固定量的内部弹性材料。我们发现，一般有一个临界的过剩表面积，各向同性球变得不稳定的屈曲。此时它采用了较低对称性的褶皱结构，可以用球谐变形来描述。我们研究了屈曲球和临界过渡区的弹性参数和系统的大小的依赖性。我们还将我们的研究结果与最近的实验上的凝胶填充囊泡，因为它们的内部体积减少。该理论可能有更广泛的应用，从宏观到微观的各种相关结构，包括干豌豆，葡萄干，以及细胞核的螺旋。
2013-10-16 cond-mat.soft
Effects of elasticity on the shape of measured shear signal in two-dimensional assembly of disks
用分子动力学方法计算了圆盘剪切产生的剪切力。二维单分散圆盘被放置在水平矩形剪切单元中，左右两侧具有周期性边界条件。通过以恒定速率拉动电池盖或通过以恒定力拉动连接到盖的弹簧来施加剪切。取决于剪切速率和整个装置的弹性，我们表明所测量的剪切力信号在时间上是不规则的，在时间上是规则的但形状不规则，或者形状规则。
2006-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Soft elasticity of RNA gels and negative Poisson ratio
我们提出了一个模型的RNA凝胶的弹性性能。该模型预测的形式的负泊松比和形状不稳定性的异常弹性性能。这种反常弹性是由单链RNA的非高斯力-形变关系产生的。双链序列和伴随的单轴弹性体的软模产生的旋转对称性破缺极大地放大了这种效应。
2005-12-18 cond-mat.soft
Frank elasticity of composite colloidal nematics with anti-nematic order
混合具有明显不同的各向异性的胶体形状产生复合向列相，其中各个组分的顺序可以是根本不同的。在由浸没在热致液晶中的各向异性胶体组成的胶体棒-盘混合物或混合向列相中，其中一种组分可以采用所谓的反有序，而另一种组分表现出常规的反有序排列。专注于简单的模型，硬棒和磁盘，我们采用Onsager-Straley的第二维里理论推导出杆和磁盘的弹性模量的标度表达式，在两种配置和反反的配置，并确定其明确的依赖于粒子浓度和形状。我们证明了反向列相有序颗粒的张开、弯曲和扭曲弹性随反向列相有序程度的变化而变化，反向列相有序颗粒的弯曲张开比远大于传统的向列相有序颗粒。混合向列相的弹性性能的表面锚定的影响也将详细讨论。我们进一步证明，混合单轴杆-盘向列相的弹性取决于精美的组件的形状，我们提供简单的缩放表达式，可以帮助工程师的复合液晶的弹性性能。
2018-10-16 cond-mat.soft
Competition between epithelial tissue elasticity and surface tension in cancer morphogenesis
我们推导出一个连续力学模型来捕捉上皮组织在癌前阶段发生的形态学变化。该模型的目的是调查的体积弹性的上皮和表面张力的顶端和基底侧之间的竞争。根据该模型，当顶端-基底张力不平衡达到临界值时，触发亚临界分叉并且上皮达到其生理折叠形状。根据文献中的数据，我们的模型预测肿瘤前细胞比健康细胞更柔软。
2021-07-26 cond-mat.soft
Elasticity of Interfacial Rafts of Hard Particles with Soft Shells
研究了液体界面上蛋白质单分子膜或颗粒筏的弹性模型。基于硬核软壳颗粒的微观观点，建立了一个珠-弹簧模型，并根据连续介质弹性理论进行了分析。该理论可以应用于，例如，疏水蛋白涂层的空气-水界面，或更一般地，涂有相互作用的硬核颗粒的吸附单层的液体界面。我们推导出这种颗粒筏的本构关系，并描述压缩平面液体界面的屈曲以及它们的表观泊松比。我们还使用本构关系获得形状方程的悬垂或浮力胶囊连接到毛细管，并计算这种胶囊的放气形状。与遵循通常的胡克弹性（没有硬核）的胶囊的比较揭示了硬核触发胶囊的卷曲。此外，它示出，与硬核/软壳弹性的放气胶囊的形状分析给出了表观弹性模量，可以远远高于原始值，如果假设胡克弹性。
2015-05-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.BM
Pendant Capsule Elastometry
我们提供了一个C/C++软件的形状分析的放气的弹性胶囊在一个悬垂胶囊的几何形状，这是基于一个弹性描述的胶囊材料作为一个准二维弹性膜壳理论。悬垂胶囊弹性测量法为弹性胶囊界面流变学研究提供了一种新的原位、非接触的方法。给定囊膜的弹性模型，悬垂囊弹性测定法通过将数值生成的轴对称形状最佳地拟合到实验图像来确定最佳弹性模量。对于放气胶囊的每个数字化图像，如果提供其未变形参考形状的另一图像，则可以确定弹性模量。在本文中，我们专注于非线性虎克弹性，因为它的低计算成本和广泛的适用性，但也讨论和实施替代本构关系。对于胡克弹性，确定杨氏表面模量（或面积压缩模量）和泊松比;对于门尼-里夫林弹性，确定里夫林模量和无量纲形状参数;对于新胡克弹性，仅确定里夫林模量，使用固定的无量纲形状参数。比较不同模型的结果，我们发现，非线性虎克弹性是足够的大多数胶囊。如果可以获得一系列图像，则可以将这些模量作为胶囊体积的函数进行评估，以根据变形历史分析滞后或老化效应。额外的反射波长测量允许用户确定弯曲模量，由此可以导出层厚度。我们通过分析几种材料来验证该方法，将结果与现有的流变测量结果进行比较，并回顾了几种应用。我们在github.com/jhegemann/opencapsule上提供GPL许可证下的软件。
2017-11-16 cond-mat.soft
Arrested coalescence of viscoelastic droplets: Ellipsoid shape effects and restructuring
两个粘弹性，椭圆形的液滴在其逮捕聚结形成的稳定配置已被调查使用显微操作实验。椭圆形液滴是通过将矿脂毫流体乳化成保持其细长形状的屈服应力流体而产生的。液滴之间的液体弯月面可以传递应力并促使液滴从它们的初始相对位置移动，以便使双重表面能最小化。液体弯月面的作用导致椭圆形液滴由于其独特的椭圆形形状和相关的表面曲率变化而经历滚动和重构事件。的液滴的最终配置被示出控制的界面拉普拉斯压力和内部弹性之间的平衡，以及抵抗完全最小化的表面能的约束力。几何和表面能计算用于绘制可能的和最可能的液滴对配置。从计算的实验偏差表明的大小和潜在的起源的约束力抵抗完全平衡。液滴的纵横比和弹性都示出影响的程度的重组和稳定的液滴在能量极值。更高的纵横比驱动更大的重组和更好的协议与最终的双重配置预测的能量最小化。较低弹性的液滴在高纵横比下经历二次变形，进一步拓宽了可能的形态的空间。
2018-08-10 cond-mat.soft
Arrested coalescence of viscoelastic droplets: Triplet shape and restructuring
利用显微操作实验研究了三种粘弹性液滴在其被捕集过程中形成的形状的稳定性。此外，第三液滴被捕液滴双峰被证明是控制的界面压力驱动聚结和内部弹性，抵抗总固结之间的平衡。液滴内可用的自由流体控制液滴组合期间的应力传递，并允许通过在液滴之间形成颈部而发生连接。三液滴系统的各向异性增加了两液滴聚集体的对称情况的复杂性，因为第三液滴可能的取向的多样性。当弹性占主导地位时，第三液滴的初始取向保持在三重态的最终形状中。当弹性由界面驱动力主导时，最终形状可以强烈地偏离液滴的初始定位。第三液滴向更紧密堆积的移动发生，由使三重态的表面能最小化的液体弯月面膨胀驱动。一系列的组合物和方向进行检查，并根据最终的三联体结构映射所得到的结构域的重组和稳定性。一个几何和物理模型被用来解释的机制，驱动胶束诱导的重组，并涉及到这些现象对多液滴乳液的影响。
2016-12-20 cond-mat.soft
Effect of Thermal Undulations on the Bending Elasticity and Spontaneous Curvature of Fluid Membranes
我们放大了以前的论点，为什么平均曲率应被用来作为衡量的集成在计算流体膜的有效弯曲刚度进行弱背景曲率。最近推导出的球形形状的膜的波动，刚性恢复圆柱形曲率。采用曲线坐标，然后我们讨论任意形状的硬化，确认高斯曲率的弹性模量不重整化的波动的存在下，并首次表明，任何自发曲率也保持不变。
2000-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the statistical mechanics of shape fluctuations of nearly spherical lipid vesicle
生物膜的力学性能在生物体的结构和功能中起着重要的作用。用于确定模型脂质膜（具有相似机械性质的生物膜的简化模型）的弯曲弹性模量的最广泛使用的方法之一是分析近球形脂质囊泡的形状波动。这种分析的理论基础是由米尔纳和赛峰开发的。在目前的研究中，我们分析他们的结果使用的方法的基础上Bogoljubov不等式和近似哈密顿方法。这种方法符合统计力学的原理，没有矛盾。当膜的拉伸弹性K_s趋于零时，我们的考虑验证了Milner和Safran的结果。
2014-09-12 cond-mat.soft
Geometric theory on the elasticity of bio-membranes
本文的目的是在外微分形式的框架下研究生物膜的形状和稳定性。在简要回顾了生物膜形状的理论和实验研究现状后，提出了一种几何方案，讨论了封闭脂双层的形状方程，开放脂双层和双组分膜的形状方程和边界条件，具有交联结构的细胞膜的形状方程和面内应变方程，以及封闭脂双层和细胞膜的稳定性。该格式的核心是利用外微分形式处理三维欧氏空间中曲面的变分问题。
2004-11-10 cond-mat.soft math-ph math.DG
Elasticity, Shape Fluctuations and Phase Transitions in the New Tubule Phase of Anisotropic Tethered Membranes
我们研究了最近预测的（cond-mat/9510172），随后观察到（在数值模拟中）（cond-mat/9705059）各向异性膜的小管相，以及进入和离开小管相的相变。这种新相在温度和物理性质方面都位于先前预测的平坦相和褶皱相之间：它在一个方向上被弄皱，而在另一个方向上被伸展。它的形状和弹性特性由回转半径指数$ν$和各向异性指数$z$表征。我们推导出缩放律的回旋半径$R_G(L_\perp,L_y)$（即平均厚度）的小管约一个自发选择的直轴和小管波动$h_{rms}(L_\perp,L_y)$横向其平均延伸。对于幻影（即非自回避）膜，我们预测$ν=1/4$，$z=1/2$和$η_κ=0$，准确地说，与模拟非常一致。对于包埋在$d<11$维空间中的膜，自我回避极大地膨胀了小管并抑制了其狂野的横向波动，改变了其形状指数$ν$和$z$。我们给出了详细的缩放结果的形状的小管的任意纵横比和计算各种关联函数，以及异常弹性的小管。最后，我们提出了一个缩放理论的膜的形状和它的比热附近的连续过渡到和出的小管相和执行详细的重整化群计算的褶皱到小管过渡的幻影膜。
1997-12-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Solids Model: Rigid Body Motion and Shape-changing Mechanisms
针对含零能形变模式与噪声的活性固体非线性动力学不明的问题，提出应力传播可自发驱动多种软模式，通过绝热近似映射到有效朗道自由能预测模式选择与集体动力学起始，为生命及机器人材料设计提供新方向。
2024-01-27 cond-mat.soft
Elasticity of spheres with buckled surfaces
本文利用固体调和函数提出求解球体与球形空腔表面变形线弹性问题的直接方法，给出任意球谐阶数下的弹性能闭式解，并据此重新分析核壳屈曲不稳定性，确定了核壳球体及球形空腔的形状相图。
2023-03-02 cond-mat.soft
Self-organized swimming with odd elasticity
我们从理论上研究了活性材料的自激振荡波，它最近被引入作为弹性模量的非对称部分，称为奇弹性。使用Purcell的三连杆游泳者模型，我们揭示了一个奇怪的弹性细丝在低雷诺数下可以游泳的自组织方式和时间周期动力学的特点是由弹性流体动力学相互作用产生的稳定的极限环。此外，我们考虑一个嘈杂的形状步态，并推导出一个游泳公式的一般弹性材料的斯托克斯制度，其弹性模量由一个非对称矩阵表示，表明奇数的弹性产生偏置的净运动从随机噪声。
2022-03-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Geometry and elasticity of a knitted fabric
编织不仅是一种纯粹的艺术和手工艺爱好，而且是一项千年的技术。与机织不同，它可以生产出松散但极具拉伸性的织物，几乎没有刚性，这是几乎任何散装材料都表现出的理想特性。它还可以实现任意形状的二维和三维物体的工程设计，并具有可调的机械响应。与大量的相关经验知识相反，尽管工业界的兴趣越来越大，但这些有趣的机械性能背后的物理成分仍然知之甚少。为了在这个方向上取得一些进展，我们研究了一个模型经编制成的一个单一的弹性线编织成一个共同的模式称为\textit{stockinette}。一方面，我们实验研究其拉伸响应，并测量变形过程中的缝合线的局部位移。另一方面，我们推导出第一原理力学模型的位移场的基础上的纱线弯曲能，其总长度的守恒和本构针脚的拓扑约束。我们的模型解决了针织物的形状和机械响应，并与我们的测量结果定量一致。因此，这项研究提供了一个基本的框架，针织面料的理解，铺平了道路，以线程为基础的智能材料。
2018-05-18 cond-mat.soft
Polymeric nematics of associating rods: phase behavior, chiral propagation and elasticity
具有吸引性尖端的棒状胶体可以形成线性聚集体，其随后可以经历分级自组装成微流体。受最近有色液晶的建模工作的启发，组成的离散积木，我们制定了可逆的超分子棒的第二维里理论。与有色化合物不同，这些体系能够在高温下形成稳定的非晶相，在不存在聚合的情况下达到单体极限。将尖端电位从吸引性改变为排斥性，因此能够实现从单体到聚合物的微流体的平滑交叉。我们分析了这两个制度的各向同性-双折射相行为，并解决双折射弹性性质。该理论考虑了分子的灵活性和手性的细丝和尊重的内在链长依赖性的顺序。我们还讨论了聚合抑制剂的聚合制度的相行为的影响，并发现抑制剂引起显着缩小的各向同性的双相区域，并产生再入口线虫以及共存相的质量密度反转。最后，我们讨论了棒状聚合物向列相的弹性模量，定性地比较了它们与有色液晶和其他纳米粒子基向列相的弹性各向异性。
2019-10-03 cond-mat.soft
Elasticity tunes mechanical stress localization around active topological defects
本研究通过活性向列相连续介质模拟表明，取向弹性常数及弹性各向异性可调控拓扑缺陷周围应力的单/偶极结构、范围、强度及拉压翻转。
2023-12-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Porous mechanical metamaterials as interacting elastic charges
本文提出了一个描述二维多孔机械超材料复杂非线性响应的分析框架。我们采用了一种几何方法来弹性，其中孔隙由弹性电荷表示，并表明，这种方法捕获具有高精度的单个孔隙的形状变形以及相邻孔隙之间的相互作用所产生的集体变形模式。具体而言，我们表明，四极和十六极-两个最低阶的多极弹性-能够匹配实验观察到的演变的形状和相对取向的孔在各种周期性多孔机械超材料。我们的工作证明了弹性电荷捕获高度可变形多孔固体物理的能力，并为多孔机械超材料的描述和合理设计的新理论框架的发展铺平了道路。
2017-08-29 cond-mat.soft
Robust Folding of Elastic Origami
自折叠折纸，结构设计成平面折叠成目标，三维形状，有许多潜在的工程应用。虽然近年来已经致力于设计可以实现各种目标形状的折叠图案，但最近的工作也清楚地表明，许多折纸结构表现出多个折叠路径，随着折纸结构变得复杂，几何折叠路径激增。这些通路之间的竞争可能导致结构被编程为一种形状，但折叠不正确。为了理清导致错误折叠的特征，我们引入了一种自折叠折纸模型，该模型考虑了折纸面的有限拉伸刚度，并允许计算导致错误折叠的能量景观。我们发现，除了几何特征的折纸，有限弹性的近平折纸配置调节扩散的潜在错误折叠状态通过一系列的鞍结分叉。我们将我们的模型应用于最常见的折纸图案之一，对称的“鸟脚”，一个顶点有四个折叠。我们表明，虽然即使是一个小的错误，在编程的折叠角度诱导亚稳态刚性折纸，弹性允许一个调整弹性错误折叠。在一个更复杂的设计，“Randlett扑鸟，”它有数千个潜在的竞争状态，我们进一步表明，实际观察到的最小值的数量是强烈的结构的弹性决定。在一般情况下，我们表明，弹性折纸与僵硬的褶皱和僵硬的脸自我折叠更好。
2022-03-23 cond-mat.soft
Continuum Elasticity Theory Approach for Spontaneous Bending and Twisting of Ribbons Induced by Mechanical Anisotropy
螺旋带出现在许多生物和工程系统中，通常由各向异性表面应力、残余应变以及层压复合材料层之间的几何或弹性失配驱动。一个完整的数学分析开发的分析预测的平衡变形的螺旋形状的最初平坦，直的带，规定的幅度和方向的主曲率时，受到任意的表面应力和/或内部残余应变分布。螺旋角，半径，轴和手性的变形螺旋带预测与一个全面的，三维模型，结合弹性，微分几何，和变分原理。通常，机械各向异性（例如，在表面/外部应力、残余应变或弹性模量中）将导致自发的三维螺旋变形。当变形的主轴与带的几何轴重合时，形成环形。从圆柱形螺旋带到纯扭曲带或管状结构的过渡通过调整相关几何参数来控制。分析，封闭形式的预测的带状形状进行了验证，简单，桌面实验。这种理论方法代表了一种工具，以告知材料和系统的设计，以实现所需的螺旋几何形状的需求。
2012-09-14 cond-mat.soft math-ph math.DG
Elasticity, stability, and quasi-oscillations of cell-cell junctions in solid confluent epithelia
生物组织的宏观性质和形状取决于微观尺度上细胞-细胞连接的重塑。我们提出了一个理论框架，耦合一个顶点模型的固体融合组织的动力学描述产生的本地力偶极的交界处肌动球蛋白。根据肌球蛋白的更新率，连接要么保持稳定的长度，要么崩溃，启动细胞重排。我们发现，噪声可以放大和维持瞬态振荡的不动点，引起准周期交界动态。我们还发现，连接的稳定性受到细胞排列和连接的静止张力，这可能解释连接崩溃在收敛和扩展在胚胎。
2020-09-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Load response of shape-changing microswimmers scales with their energy efficiency
作用在微型游泳器上的外力可以反馈到其自推进机制上。我们讨论了这种负载响应的一个通用的microswimmer游泳周期形状的变化。我们表明，在循环频率的变化是成正比的莱特希尔效率的自推进。作为一个具体的例子，我们考虑纳贾尼特的三球游泳者。微型游泳者的力-速度关系意味着对主动和被动运动的形式叠加原理的修正。
2018-04-30 cond-mat.soft physics.bio-ph
Topological elasticity of non-orientable ribbons
在这篇文章中，我们揭示了两个看似无关的概念之间的密切关系：弹性，定义了变形物体的应力和应变之间的局部关系，以及对它们的整体形状进行分类的拓扑结构。以Moebius带为中心，我们建立了不可定向拓扑表面的弹性响应是：非加性、非互易性和依赖于应力历史。调查的弹性不稳定性的非定向带，然后我们挑战的概念，体积边界对应的拓扑相位。我们建立了一个定量的连接模式之间的接口处发现不等价的拓扑绝缘体和孤子弯曲激发，自由传播通过散装不可定向带。除了具体的力学，我们认为，非定向性提供了一个通用的平台，以定制系统的响应不同的液晶，光子和电子物质。
2019-10-14 cond-mat.other cond-mat.soft
Does elastic stress modify the equilibrium corner angle?
我们考虑了弹性和各向异性表面能对双轴载荷下二维空洞能量最小化形状的影响。特别是，我们认为空洞的形状与角落的应变能密度是奇异的角落。弹性力学问题是用复位势表示的边界积分方程。通过引入孔洞角点处奇异弹性场的渐近性质，我们发展了一种计算任意孔洞形状和角点处应力的数值谱方法。我们最小化的表面能和弹性势能的总能量，使用变分法，以获得耦合到弹性场的边界上的Euler-Lagrange方程。使用数值谱方法，同时确定平衡空隙形状和奇异弹性场的空隙边界的形状确定。我们的结果表明，精确的角，使总能量最小化不受奇异弹性场的存在。然而，在拐角处的空隙表面上的应力奇异性必须通过拐角处的曲率中的奇异性来平衡，该奇异性有效地改变形状的宏观几何形状并且有效地改变表观拐角角。这些结果调和了Srolovitz和Davis（2001）以及Siegel，Miksis和Voorhees（2004）结果中关于弹性对平衡角隅角影响的明显矛盾，并确定了自由边界弹性问题中与角隅相关的重要非平凡奇异行为。
2022-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cs.NA
Gliders in shape-changing active matter
我们报告在实验和模拟的自发形成的动态绑定对形状变化smarticle机器人进行局部排斥碰撞。借用康威的模拟生命游戏的术语，这些物理“滑翔机”从一个单独起伏的三连杆双电机智能机器人的集合中健壮地出现，并且可以保持数百个起伏和多个机器人维度的旅行。滑翔机出现在两个不同的约束对称性和形式在一个广泛的角度扑翼范围。该参数设置影响形成概率和翻译特性的最大值。模拟中的动力学分析揭示了有效的动力学吸引机制--适当定向和定时的排斥相互作用的紧急相互作用的结果。
2022-06-09 cond-mat.soft nlin.AO
Buckling Soft Tensegrities: Fickle Elasticity and Configurational Switching in Living Cells
张拉整体结构是一种特殊的建筑结构，它是由一个连续的张拉索系统将浮动的压杆保持在一起而形成的。张拉整体结构可以呈现的形状的多样性以及它们可展开和组装的内在能力，因此存储（和释放）弹性能量，促使它们作为范例获得成功-由Donald E. Ingber-解释一些调节活细胞动力学的潜在机制。由肌动蛋白和中间丝和微管组成的细胞骨架的交错结构，通过聚合/解聚不断改变其空间组织和预应力，似乎通过服从张力整体结构来引导迁移，粘附和细胞分裂。即使粗略的计算导致估计差异时，比较肌动蛋白丝和微管的轴向刚度和最近的工作已经显示弯曲的微管，还没有人试图删除刚性支柱在tensegraties的假设时，用于理想化的细胞骨架力学。参考30单元张拉整体单元范例，我们引入了压杆的可压缩性和可弯曲性，并重写了理论，以考虑筋和杆的非线性弹性，从而放弃了经典的线性应力应变假设。通过放松假设的刚性的支柱，我们表明，一些定量的确认和许多极端的和某种程度上违反直觉的力学行为实际上利用细胞储存/释放能量，抵抗施加的负载和变形，通过调整其整体的弹性和形状，通过预应力的变化和不稳定性引导的配置切换，可以在理论上找到。
2019-04-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Effect of surfactants on the elasticity of the liquid--liquid interface
本文通过分子动力学模拟研究表面活性剂对液-液界面弹性的影响，发现当界面张力几乎为零时，界面恢复力由弯曲刚度主导，表现为涨落谱从$q^2$到$q^4$的交叉。
2023-03-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanics from Calorimetry: A New Probe of Elasticity for Responsive Hydrogels
基于聚合物如聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）的温度敏感性水凝胶响应于温度变化而经历体积相变。在此过渡期间，观察到热性能和机械性能的明显变化。在这里，我们说明和利用热性能和机械性能之间的内在热力学联系，通过显示PNIPAM水凝胶的压缩弹性模量可以使用差示扫描量热法进行探测。我们使用传统的渗透压缩试验验证我们的方法。我们的方法对于确定热敏亚微米尺寸和/或奇怪形状的颗粒的机械响应可能是特别有价值的，标准方法不容易适用于这些颗粒。
2017-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A cohesive granular material with tunable elasticity
通过将玻璃珠与可固化聚合物混合，我们创建了一种定义明确的粘性颗粒介质，通过固化并因此具有弹性的毛细管桥保持在一起。该材料具有类似于珠粒的湿堆积的几何形状，但是具有对将颗粒保持在一起的键的弹性的额外控制。我们表明，它的机械响应可以通过调整桥的大小和刚度，以及颗粒的大小在几个数量级上变化。我们还研究了其无侧限单轴压缩下的破坏机制结合原位x射线显微层析成像。我们表明，一个广泛的线弹性制度结束在一个极限应变约8%，无论团聚体的刚度，这对应于剪切破坏的开始。微调这种简单材料的刚度、尺寸和形状的可能性使其成为研究多孔岩石破裂、地震学或粘性多孔介质中的根生长等问题的理想模型系统。
2016-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Tissue shape from cell-scale active tensions
Princeton University（普林斯顿大学）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics（马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所）；Center for Systems Biology Dresden（德累斯顿系统生物学中心）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
通过离散共形几何方法，研究由主动张力驱动的上皮组织形状与力学，揭示组织具有类似固体的弹性变形和塑性重排能力。
2026-10-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Interplay of Structure, Elasticity and Dynamics in Actin-Based Nematic Materials
实现溶致材料的可控性和可调谐性一直是液晶研究的长期目标。在这里，我们表明，一个液晶系统组成的半柔性生物聚合物的稠密悬浮液的弹性可以在一个相对较宽的范围内的弹性模量进行操纵。具体而言，肌动蛋白丝的薄膜在油-水界面处组装。在足够高的浓度下，观察到充满$\pm1/2$拓扑缺陷的双相的形成，这是二维双相系统的特征。随着平均长丝长度增加，缺陷形态从U形转变为V形，表明材料的弯曲对张开模量的相对增加。此外，通过稀疏地添加刚性微管细丝，可以进一步控制液晶弹性。我们展示了如何材料的弯曲常数可以线性地提高作为微管细丝密度的函数，并提出了一个简单的方法来提取的弹性模量的绝对值从纯光学观测。最后，我们证明，它不仅可以预测的静态结构的材料，包括其拓扑缺陷，但也演变成动态逮捕状态的系统。尽管材料的非平衡性质，我们的连续模型，耦合结构和流体动力学，能够捕捉湮灭和运动的缺陷在很长的时间尺度。因此，我们已经通过实验实现了一个溶致液晶系统，可以真正的工程，可调的机械性能，和理论框架，以捕捉其结构，力学和动力学。
2017-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Diffusion in crowded colloids of particles cyclically changing their shapes
提出并分析了一个简单的由哑铃形颗粒组成的活性胶体模型，该模型周期性地改变它们的长度而不推进它们自己。在纳米尺度上，它代表了细菌细胞质或具有活性蛋白质内含物的生物膜的理想化。我们的数值模拟表明，粒子的非平衡构象活动可以强烈地影响扩散和结构松弛：而被动胶体的行为像一个玻璃，它得到逐步流化时的活动是turnon.Qualitands，这同意在细菌和酵母细胞中观察到的代谢诱导的细胞质流化的探针粒子的光学跟踪的实验结果。
2020-01-25 cond-mat.soft nlin.AO physics.bio-ph
Covariant Active Hydrodynamics of Shape-Changing Epithelial Monolayers
在胚胎发育的早期阶段，形态发生-生物体中形状和形式的出现-几乎完全与单层紧密结合的上皮细胞有关。为了理解这些组织如何改变它们的形状，我们构建了一个完全协变的主动流体动力学理论。在细胞尺度上，应力来自于顶端收缩、机械响应和恒定细胞体积的约束。由于这种细胞自主应力与低雷诺数嵌入流体的位移和剪切之间的平衡，出现组织尺度的变形。可以描述具有任意曲率或形状的组织，为上皮单层形态提供一般框架。平面单分子膜的稳定性分析揭示了两种通用的形状不稳定性：被动约束屈曲，和主动驱动的组织变形。活动性不稳定性可进一步分为两种类型，对应于细胞形状的变化，即“鳞状到柱状”或“规则棱柱到截棱锥”。从后者产生的变形定性再现中胚层和后中肠内陷，这发生在果蝇果蝇的原肠胚形成过程中的发病在体内观察。
2017-12-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
Avalanche shape and exponents beyond mean-field theory
弹性系统，如磁畴壁、密度波、接触线和裂纹，都被衬底无序钉扎。当被驱动时，它们通过称为雪崩的连续跳跃移动，大小，持续时间和速度呈幂律分布。它们的指数，以及雪崩的形状，定义为它的平均速度作为时间的函数，最近已经被研究。它们是从实验和模拟中近似得知的，并且是从平均场模型中预测的，例如布朗力模型（BFM），其中弹性界面的每个点都看到一个本身是随机行走的力场。如我们在EPL 97（2012）46004中所示，BFM是围绕上临界尺寸的$ε= d_{\rm c}-d$展开的起点，其中$d_{\rm c}=4$用于短程弹性，而$d_{\rm c}=2$用于长程弹性。在这里，我们计算分析的${\cal O}(ε)$，即1-循环，在固定的持续时间$T$的雪崩形状的校正，两种类型的弹性。精确表达式由$\left< \dot u(t=x T)\right>_T\simeq [ Tx(1-x)]^{γ-1} \exp\left( {\cal A}\left[\frac12-x\right]\right)$、$0<x<1$很好地近似。不对称性${\cal A}\approx - 0.336 (1-d/d_{\rm c})$对于接近$d_{\rm c}$的$d$是负的，如在$d=2$和$3$中的数值模拟中所观察到的，使雪崩向其末端倾斜。指数$γ=(d+ζ)/z$由去钉扎时的两个独立指数给出，即粗糙度$ζ$和动力…
2014-07-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Curling morphology of knitted fabrics: Structure and Mechanics
本研究结合桌面实验与降阶弹性模拟，揭示了平针针织物边缘三维卷曲行为的力学机制，发现通过改变针织数量可产生三种卷曲形态，且单线圈3D结构对整体形状控制具有关键作用。
2024-10-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Elasticity and Glocality: Initiation of Embryonic Inversion in ${\it Volvox}$
University of Cambridge（剑桥大学）
研究Volvox胚胎翻转过程中弹性形变与全局约束的相互作用，揭示局部变形如何克服全局约束以启动胚胎翻转。
2015-07-06 cond-mat.soft q-bio.CB
Multi-step self-guided pathways for shape-changing metamaterials
由一系列重新配置组成的多步途径是各种自然和人造系统的核心。这种途径在自我引导过程中自主地执行，例如蛋白质折叠和自组装，但需要宏观机械系统中的外部控制，例如，机器人中的执行器或折纸中的手动折叠。在这里，我们介绍了形状变化的机械超材料，表现出自我引导的多步路径，以响应全球统一的压缩。他们的设计将强烈的非线性机械元件与允许一系列拓扑重构的多模态架构相结合，即，由内部自接触的形成引起的拓扑结构的修改。我们通过数字化制造实现了这种超材料，并表明可以通过合理设计非线性机械元件来控制路径和最终构型。我们还证明，自我接触抑制路径错误。最后，我们演示了如何分层架构允许扩展不同的重新配置步骤的数量。我们的工作建立了设计机械途径的一般原则，为自折叠介质，多能材料和柔韧设备开辟了新的途径，例如，可伸缩电子产品和软机器人。
2018-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Controlling the shape and topology of two-component colloidal membranes
自组装膜的几何形状和拓扑结构的变化是细胞生物学和工程学中各种过程的基础。与脂质双层类似，单层胶体膜具有面内流体样动力学和面外弯曲弹性。它们的开放边缘和微米长度尺度提供了一个易于处理的系统，以研究膜组装和重构的平衡能量学和动态途径。在这里，我们发现，掺杂胶体膜与短混溶棒转换盘形膜成鞍形表面与复杂的边缘结构。鞍形膜很好地近似Enneper的极小曲面。理论模拟表明，它们的形成是由增加正高斯模量，这反过来又控制的短棒的分数驱动。鞍形表面的进一步聚结导致各种拓扑上不同的结构，包括悬链、三点、四点和更高阶的结构。在长时间尺度上，我们观察到一个系统跨越，海绵状阶段的形成。胶体膜的独特特征揭示了实时伴随聚结途径的拓扑变换。我们通过使它们的形状对外部刺激做出反应来增强这些膜的功能。我们的研究结果展示了一种控制薄弹性片形状和拓扑结构的新途径--一种由成分不均匀性引起的涌现弹性驱动的途径。
2022-03-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
The roles of elasticity and dimension in liquid-gel phase separation
本文比较六种弹性模型，提出结合Arruda-Boyce与滑移管的新模型，揭示相分离中弹性与维度对临界温度和浓度的影响，区别于常规相分离。
2025-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
