Instability and morphology of polymer solutions coating a fiber
我们报告了一项关于垂直光纤上涂覆聚合物溶液薄膜动力学的实验研究。液膜首先具有恒定的厚度，然后经历瑞利-平台不稳定性，这导致形成由薄膜分离的液滴序列，以恒定速度向下移动。使用不同的聚合物溶液，即黄原胶溶液和聚丙烯酰胺（PAAm）溶液。这些解决方案都表现出剪切速率的粘度依赖性，但PAAm解决方案，有很强的正应力，除了剪切稀化效果。我们表征实验和单独的这两个非牛顿性质对纤维上的流动的影响。因此，在液滴出现之前观察到的平坦膜中，与牛顿情况相比，只有剪切稀化效应起作用并且倾向于使膜变薄。通过对非牛顿流体的生长速率和不稳定性波长的测量，研究了非牛顿流体的流变特性对瑞利-平台不稳定性的影响。结果与剪切变稀流体的线性稳定性分析吻合得很好。法向应力的影响可以通过考虑有效的表面张力来考虑，该表面张力倾向于降低不稳定性的增长速率。最后，与正常的应力的液滴的形态的依赖性进行了研究和简化的模型，包括正常的应力内的润滑近似提供了良好的定量结果的形状的液滴。
2012-06-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Inhomogeneous shear of orthotropic incompressible non-linearly elastic solids: singular solutions and biomechanical interpretation
本文在正交各向异性非线性弹性力学框架内，在狄利克雷边界条件和混合边界条件下，对直线剪切变形进行了详细的研究。我们采用由软基质制成的板，用两种可延伸纤维增强。我们考虑的情况下，剪切发生沿两个优先方向与纤维对齐之间的角度的平分线。我们表明，如果两个家庭的平行纤维是机械等效的，那么只有光滑的解决方案是可能的，而如果两个家庭的纤维之间的机械差异是显着的，那么应变奇点可能会发展。我们确定的标准加强正交各向异性模型的奇异解存在的精确条件。然后，我们将我们的研究结果扩展到生物力学应用中感兴趣的一些正交各向异性模型，并讨论了奇异解与生物力学的可能相关性。
2013-03-06 cond-mat.soft
Shear-enhanced Liquid Crystal Spinning of Conjugated Polymer Fibers
该研究通过施加流体剪切应力调控共轭聚合物分子的π-π堆积作用，利用液晶纺丝连续制备出兼具优异电化学性能、600 MPa高强度及极端环境稳定性的各向异性半导体纤维，为新一代软质纤维半导体器件研发奠定基础。
2024-03-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Coarse-graining the dynamics of immersed and driven fiber assemblies
一类重要的流体-结构问题涉及浸没的柔性纤维的有序阵列的动力学。虽然已经开发了专门的数值方法来研究流体纤维系统，但当存在许多而不是少数纤维时，它们变得不可行，这些方法也不适合于分析计算。在这里，我们介绍了一个粗粒度的连续模型，局部细长体理论的基础上，弹性纤维沉浸在粘性牛顿流体。它采用各向异性Brinkman方程的形式，其骨架阻力与弹性力耦合。该模型有两个显著的优点：（1）悬浮液中纤维的密度效应变得明显，（2）它允许在标准方法无法达到的状态下快速模拟纤维的稠密悬浮液。作为第一次验证，没有拟合参数，我们实现了非常合理的协议与3D浸没边界模拟床锚定纤维弯曲的剪切流。其次，我们描述了密度对振荡剪切下纤维床弛豫时间的影响，并发现完全数值模拟的结果接近一致。然后，我们研究屈曲不稳定性的纤维床，使用我们的模型，数值和分析，以了解纤维密度和结构的屈曲过渡的作用。接下来，我们应用我们的模型来研究流动诱导弯曲的倾斜纤维在一个通道中，最近已经研究作为一个流量整流器，检查床内的内部流动的性质，和出现不均匀的渗透性。最后，我们扩展的方法来研究一个简单的模型的异时波床上的驱动纤维，作为模型的睫状床。我们的模拟再现定性的协调波的压缩通过床的泵送作用。
2019-01-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear-induced phase transition and critical exponents in 3D fiber networks
当受到外加应变时，纤维网络表现出非线性弹性硬化。最近的理论和实验表明，这种现象是由一个潜在的机械相变，是关键的性质。越来越多的模拟证据表明，这种转变的非平均场行为和超标度关系已被提出来与相应的临界指数。在这里，我们报告了两种不同的3D网络结构的模拟。通过执行有限尺寸标度分析，我们测试超标度，并确定各种关键指数。从超标度的明显有效性，以及我们观察到的非平均场指数，我们的研究结果表明，上临界尺寸为应变控制的相变是3以上，在相反的干扰过渡，代表另一个非热，机械相变。
2021-04-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Creep, recovery, and waves in a nonlinear fiber-reinforced viscoelastic solid
我们提出了一个本构模型捕捉一些实验观察到的功能的软生物组织：非线性粘弹性，非线性弹性各向异性，和非线性粘性各向异性。对于这个模型，我们推导出控制直线剪切运动的纤维增强体的平面中的方程，它是一个非线性偏微分方程的剪切应变。专门的方程的准静态过程的蠕变和恢复，我们发现，通常（指数状）的时间增长和衰减一般存在，但对于某些范围的值的材料参数和剪切方向和纤维方向之间的角度，出现一些异常的行为。这些包括持续的非零应变在恢复实验中，应变增长恢复，应变衰减蠕变，消失的解决方案后，有限的时间，和类似的奇comportments。对于完整的动力学运动方程，我们发现扭结（行波）的解决方案，不能达到其指定的渐近极限。
2007-12-03 cond-mat.soft
Spectral analysis for elastica 3-dimensional dynamics in a shear flow
本文利用 elastica 模型和 Chebyshev 谱配置法分析低雷诺数剪切流中弹性细丝的三维扰动稳定性，揭示其屈曲特征与已有二维及压缩流研究一致。
2023-07-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mechanics of fiber networks under a bulk strain
生物聚合物网络在从单个细胞的细胞骨架到细胞外基质中的胶原蛋白的生物系统中是常见的。在某些情况下，这些系统在外加应变下的力学可以用从软态到刚性态的相变来解释。对于胶原蛋白网络，已经表明这种转变在本质上是关键的，并且预测在临界应变附近表现出发散波动，这取决于网络的连接性和结构。而以前的工作主要集中在剪切变形，更容易通过实验，在这里，我们研究了力学的应用散装或各向同性扩展下，这样的网络。我们证实，亚等静压纤维网络的体积模量表现出类似的临界行为作为体积应变的函数。我们发现不同的非平均场指数散装，而不是剪切。我们还证实了类似的超尺度关系，以前发现的剪切。
2022-07-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Lateral migration of flexible fibers in Poiseuille flow between two parallel planar solid walls
本文从Stokes方程出发，用精确的多极程序HYDROMULTIPOLE数值求解了非布朗柔性纤维在两个平行平面固体壁之间Poillille流中的动力学。纤维向离壁zc的临界距离迁移，这显著取决于纤维长度N和弯曲刚度A。因此，zc的计算值可用于分选纤维。三种模式的动力学被发现，取决于一个剪切弯曲参数γ。在第一种模式中，刚性纤维仅稍微变形并靠近壁积聚，这是由于远离通道漂移的趋势和与壁的排斥性流体动力相互作用之间的平衡。这一机制通过在无界Poiffille流中的模拟得到了证实。在第二种模式中，柔性纤维显著变形并远离壁积聚。在这两种模式下，翻滚模式是可重复的。在第三种模式中，纤维甚至更加弯曲，并且它们的翻滚是不规则的。
2012-08-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rotation of a fiber in simple shear flow of a dilute polymer solution
本文结合正则扰动、广义互易定理和细长体理论，分析稀聚合物剪切流中大长径比纤维的取向动力学，揭示c·De与κ如何导致涡量轴极限环、鞍结及流向对齐等行为。
2023-10-01 cond-mat.soft math-ph math.MP
Deflection and oscillations of an anchored elastic fiber embedded in a quasistatic two-dimensional foam flow
本文研究了二维泡沫中弹性纤维在准静态流场中的变形和波动。在任何时候，纤维构象都是由与泡沫的弹性-毛细管相互作用产生的。我们独立地测量毛细管和压力对纤维的作用，并表明，纤维的变形是充分描述假设一个均匀的连续的法向力作用于it. When弯曲能量超过阈值，纤维松弛到一个较小的偏转形状，产生级联的塑料重排内的泡沫，并定期重复的过程。我们分析了存储和释放的能量的统计分布，并估计泡沫的屈服应力和剪切模量，以及级联中涉及的基本塑性事件的数量。
2023-02-23 cond-mat.soft
Signatures of elastoviscous buckling in the dilute rheology of stiff polymers
当刚性聚合物在剪切流中翻滚时，其经历压缩粘性力，这可导致其屈曲并随着流动强度的增加而经历一系列形态转变。我们使用数值模拟来揭示这些过渡的刚性聚合物的稀悬浮液的稳定剪切流变学的影响。我们的结果同意经典的缩放布朗杆在相对较弱的流动，但离开他们以上的屈曲阈值。弹性粘性屈曲的特征包括剪切变稀的增强和法向应力差的增加。我们讨论了我们的研究结果，在刚性布朗杆和非布朗弹性纤维过去的工作，并强调了微妙的作用，热波动触发不稳定性。
2021-06-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of flexible filaments in oscillatory shear flows
柔性纤维和粘性流之间的流体-结构相互作用在各种生物现象、医学问题和工业过程中起着至关重要的作用。特别令人感兴趣的是在随时间变化的流动中自由输送的颗粒的情况。本研究结合微流控实验、数值模拟和理论模型，阐明了振荡剪切流作用下肌动蛋白丝的动力学和形态学。我们的工作表明，在稳定的剪切流，其中小的取向波动从流动对齐状态启动翻滚和变形，周期性的流动逆转允许长丝在每个周期的开始探索许多不同的配置。半周期振荡期间的暗条运动的调查突出了紧急动力学的初始暗条取向的关键作用。这种强烈的方向和变形之间的耦合导致新的变形制度和新的高阶屈曲模式不存在于稳定的剪切流。我们的分析的主要结果是抑制的屈曲不稳定性的振荡频率和初始细丝取向的某些组合的可能性，即使在非常强的流动。我们解释这种不寻常的行为，通过弱非线性朗道理论的屈曲，在该理论中，我们把长丝作为不可扩展的布朗欧拉-伯努利杆的流体动力学描述的本地细长体理论。
2022-05-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics and Topology of Flexible Chains: Knots in Steady Shear Flows
我们使用数值模拟的珠弹簧模型链，调查的构象的演变长而灵活的弹性纤维在稳定的剪切流。特别是，而开放的初始配置，并通过改变无量纲弹性参数，我们确定了两个不同的构象模式具有不同的最终大小，形状和方向。通过进一步的分析，我们确定了链中的滑节。最后，我们提供了一个“开放”三叶结的初始配置的例子，流解开，然后再次结，有时重复几次。拓扑结构的这些变化应反映在本体流变学和/或传输性质的变化中。
2015-01-25 cond-mat.soft
The effect of shear stress reduction on endothelial cells: a microfluidic study of the actin cytoskeleton
如在局部缺血中发生的或由于暴露于微重力（例如在太空飞行中遇到的）而导致的血流量减少引起形成血管内部的内皮细胞所感知的剪切应力水平的降低。在本研究中，我们使用微血管芯片设备，以调查在体外剪切应力的减少对剪切适应的内皮细胞的影响。我们发现，在一个小时的曝光减少壁切应力，人脐静脉内皮细胞经历了他们的肌动蛋白骨架的重组，与应力纤维和肌动蛋白的数量减少被招募到细胞的外周带，表明细胞的表型由于改变流量相当快的变化。
2020-04-08 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Focusing and splitting of particle streams in microflows via viscosity gradients
微流被广泛用于研究和控制颗粒的动力学，包括生物细胞和胶囊等软颗粒。一个经典的结果是线性剪切流中椭圆变形的软颗粒的坦克踩踏运动，它不迁移通过直流线的散装。然而，软颗粒迁移跨越直线Poiffille流。在这项工作中，我们描述了一种新的机制，跨流线迁移的软颗粒。如果粘度垂直于流线变化，则颗粒穿过流线朝向较低粘度的区域迁移，甚至在线性剪切流动中。与排斥性颗粒边界相互作用的相互作用导致线性剪切流中的颗粒聚集，吸引子流线更靠近低粘度区域中的壁。垂直于Poillille流中的流线的粘度变化导致颗粒吸引子的移动或甚至导致颗粒吸引子的分裂，这可能引起颗粒分离的有趣应用。吸引流线的位置取决于粒子的性质，如它们的大小和弹性。由粘度变化引起的横流迁移解释的分析考虑，斯托克斯动力学模拟与广义Oseen张量和格子玻尔兹曼模拟。
2019-03-26 cond-mat.soft
Direct visualization of flow-induced conformational transitions of single actin filaments in entangled solutions
虽然半柔性聚合物和纤维因其丰富的机械性能而成为一类重要的材料，但目前尚不清楚这些性能与聚合物的微观构造有何关系。肌动蛋白细丝构成理想的模型聚合物系统，由于它们的微米尺寸的长度和相对高的刚度，允许在单丝水平成像。在这里，我们研究了在剪切流中的肌动蛋白丝的构象动力学缠结的效果。我们直接测量完整的三维构象的单个肌动蛋白丝，使用共聚焦显微镜结合一个反向旋转锥板剪切细胞。我们发现，最初纠缠的长丝形成解开取向有序的发夹，局限于流涡平面。此外，剪切流导致发夹尾部的拉伸和剪切对齐，而长丝长度分布保持不变。这些观察结果解释了缠结的F-肌动蛋白溶液的应变软化和剪切稀化行为，这有助于理解含有半柔性聚合物的复杂流体的流动行为。
2015-01-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
Finite strain homogenization of periodic rod networks with application to semi-flexible biopolymers
Indian Institute of Technology, Delhi（印度德里理工学院）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本研究采用有限应变计算均匀化方法，结合特殊柯西杆理论，对8链和14链周期性半柔性生物聚合物网络的响应进行分析，重现其特有力学现象，结果与实验数据吻合，还可表征螺旋杆网络的拉伸行为。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
