Using an added liquid to suppress drying defects in hard particle coatings
假设：在硬颗粒涂层的干燥过程中的横向累积和膜缺陷是一个常见的问题，通常使用聚合物添加剂和表面活性成分来解决，这需要对干燥的膜进行进一步处理。毛细管悬浮液具有可调的物理性质，不含聚合物，为生产均匀和无缺陷的颗粒涂层提供了新的途径。实验：研究了少量二次液对涂料干燥性能的影响。同时测量温度和湿度控制的干燥室中的应力积累和重量损失。涂层的反射率和高度轮廓随时间的变化与重量损失和应力曲线有关。结果：毛细管混悬液干燥均匀，无缺陷。横向干燥受到高屈服应力的抑制，导致涂层收缩到均匀的高度。颗粒之间的桥梁防止空气侵入并延长恒定干燥时间。下层中的液体通过表面孔隙内的角流被输送到界面，导致在基底附近的部分干燥层，而上面的孔隙仍然饱和。将毛细管悬浮液用于硬颗粒涂层可产生更均匀、无缺陷的薄膜，具有更好的印刷特性，从而淘汰高添加剂含量。
2020-08-17 cond-mat.soft
Micrometric particles twodimensional self-assembly during drying of liquid film
我们计算的自组织过程的单分散收集的球形微米颗粒被困在一个二维（2D）的薄液膜等温干燥的化学惰性基板上。基底是平坦的或锯齿状的，以在其表面上产生线性条纹。数值计算的结果进行了说明和讨论的光从干燥的金刚石颗粒水基悬浮液（$d_{50} = 10 μm$）在玻璃基板上获得的实验。悬浮液在平坦基底上的干燥导致形成线性图案和分布在基底整个表面上的微米颗粒的小簇，而悬浮液在锯齿状基底上的干燥导致颗粒沿着条纹的一侧聚集，该条纹的一侧具有比条纹的另一侧更高的粗糙度。这是一个简单的实验方法来获得胶体自组织模式。
2006-09-11 cond-mat.soft
Capillary suspensions: Particle networks formed through the capillary force
向悬浮液中添加少量的第二流体可以通过吸引毛细力导致颗粒桥接和网络形成。毛细管桥接现象可用于稳定颗粒悬浮液并精确调节其流变性质。这种效应甚至可以在次级流体润湿颗粒不如本体流体润湿颗粒时发生。这些材料，所谓的毛细悬浮液，一直是最近研究的主题，研究网络形成的机制，这些悬浮液的性质，以及如何改变材料的性质。本文综述了胶体团簇的研究进展，并讨论了胶体团簇与毛细管悬浮液的关系。毛细管悬浮液也可用作新材料设计的途径，并突出了其中的一些应用。总结了迄今为止所取得的成果，并提出了有待回答的中心问题。
2014-11-18 cond-mat.soft
The behavior of capillary suspensions at diverse length scales: from single capillary bridges to bulk
液-液-固系统在日常生活中变得越来越普遍，具有许多可能的应用。在这里，我们专注于这种液-液-固系统，即毛细管悬浮液的一个特殊情况。这些毛细管悬浮液源自基于毛细管力形成网络的颗粒，并且通常由具有添加的第二液体的本体液体中的固体组成。基于毛细管桥的颗粒网络的结构与经由其他吸引相互作用形成的网络相比具有独特的性质，其中这些差异固有地与毛细管桥的性质相关，例如桥断裂和相邻桥之间的聚结。因此，要根据具体要求定制毛细管悬浮液的机械性能，重要的是要了解不同长度尺度的影响，从具有不同外部刺激的桥的动力学到通常的异质网络结构。
2022-01-10 cond-mat.soft
Exploring the role of hydrodynamic interactions in spherically-confined drying colloidal suspensions
Auburn University（奥本大学）；Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.（德累斯顿莱布尼茨聚合物研究所）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）
研究干燥球形液滴中胶体粒子分布，采用动态密度泛函理论和粒子模拟，发现流体动力学相互作用显著增强浓度梯度，但界面边界条件对分布影响不大，DDFT在自由排水情况下表现良好，但在高浓度下失效，需改进两体密度相关函数的近似。
2025-01-23 cond-mat.soft
Drying of a Microdroplet of Water Suspension of Nanoparticles: from Surface Aggregates to Microcrystal
描述了形成纳米颗粒聚集体的方法，所述纳米颗粒聚集体例如以不受基底影响的几何形状生长的微球或3-D微晶的高覆盖率球形壳。在所报道的实验中，研究了含有直径为200 nm的聚苯乙烯微球的单个悬浮水滴的蒸发。通过分析蒸发液滴弹性散射光的强度，讨论了干燥过程的各个阶段。数值模拟的自组装很好地吻合所观察到的形态从一个小滴的悬浮液转化成固体微晶通过动力学驱动的自组装纳米结构。
2011-04-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
Self-crumpling elastomers: bending induced by the drying stimulus of a nanoparticle suspension
我们报告了一个实验研究的干燥引起的剥离的双层，由一个弹性体盘涂有悬浮液的纳米粒子。我们表明，虽然与液滴的规模相关联的毛细管力不能与表面上的弹性体的粘附力竞争，但是在涂层中产生大的拉伸应力，这导致在弯曲双层的时刻。我们将这种应力归因于胶体材料孔隙中的纳米颗粒，并提出了一个成功描述双层早期曲率的模型。因此，我们表明，剥离可以方便地控制的颗粒大小和涂层厚度。
2014-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Restructuring and aging in a capillary suspension
毛细管悬浮液的流变特性，悬浮液与少量的添加的不混溶流体，显着改变与添加的第二流体。我们调查的毛细悬浮液，以确定如何在休息和施加外部剪切变形的网络的年龄和重组。本工作使用碳酸钙悬浮在硅油（11%固体）中，加入水作为模型系统。毛细管悬浮液的老化和它们对施加的振荡剪切的响应明显不同于由范德华力主导的颗粒凝胶。由毛细管力主导的悬浮液对振荡流非常敏感，线性粘弹性状态在仅0.1%的变形处结束，并表现出幂律老化行为。这种老化在低变形下持续很长时间，或者在较高变形下持续较短时间，同时强度突然降低。这种老化行为表明，网络能够重新排列，甚至破裂。这种相同的敏感性在剪切流中没有得到证实，其中需要非常高的剪切速率来破裂团聚体，使毛细管悬浮液的表观粘度返回到与纯vdW悬浮液相同的粘度。一个过渡区也存在于中间的水含量，其中的材料响应非常强烈地依赖于外部强迫的类型，强度和持续时间。
2014-10-16 cond-mat.soft
Nematic ordering via vertical stratification in drying clay nanotube suspensions
本研究提出一种物理方案，通过加热座滴引发自诱导Marangoni流抑制咖啡环效应，利用蒸发垂直分层使长径比≥6.5的棒状埃洛石纳米管偏析至顶层，从而在多分散悬浮液中实现大面积向列取向有序结构。
2025-05-06 cond-mat.soft
Drying of complex suspensions
我们调查的3D结构和干燥动力学的复杂混合物的乳液液滴和胶体颗粒，使用共聚焦显微镜。空气侵入并迅速瓦解大的乳液液滴，迫使其内容物以与液滴半径的平方成比例的速率进入周围的多孔颗粒包。相比之下，小液滴不会塌陷，而是保持完整，仅仅是变形。一个简单的模型耦合拉普拉斯压力达西定律正确估计这两个行为分开的阈值半径，和大液滴疏散率。最后，我们使用这些系统，使新的层次结构。
2010-03-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann simulations of drying suspensions of soft particles
在胶体悬浮液的干燥过程中，颗粒的有序性对于确定所得膜的性质至关重要。例如，微观不均匀性可导致裂纹和缺陷的形成，这可显著地劣化膜的质量。这种类型的问题本质上是多尺度的，在这里，我们研究它的数值，使用我们最近开发的多组分流体中的软聚合物胶囊的模拟方法。我们专注于在干燥阶段的薄膜微观结构的颗粒柔软度的影响，以及它如何涉及到缺陷的形成。我们通过测量Voronoi熵和各向同性序参量来量化粒子的有序性。令人惊讶的是，当粒子的柔软度增加时，这两个观测值都表现出非单调行为。我们进一步研究了蒸发阶段的微观结构的变化和粒子间的相互作用之间的相关性。我们观察到，刚性颗粒形成链状结构，当颗粒柔软度增加时，这些链状结构倾向于分散成小簇。
2021-06-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of the polydispersity of a colloidal drop on the drying induced stress as measured by the buckling of a floating sheet
我们研究了二氧化硅纳米粒子的胶态液滴在干燥过程中产生的应力。特别地，我们使用薄浮片的摩擦不稳定性来测量由沉积物施加在衬底上的净应力，并且我们专注于颗粒多分散性的影响。在双分散悬浮液的情况下，我们表明，少量的大颗粒大大降低了预期的应力，我们解释为在多孔材料中形成较低的流体动力学阻力路径。由于胶体悬浮液通常是多分散的，我们表明，不同的平均粒径的应力是有效地占主导地位的分布，而不是由平均粒径较大的颗粒。
2016-05-19 cond-mat.soft
Annular cracks in thin films of nanoparticle suspensions drying on a fiber
我们报告的实验研究过程中形成的裂纹图案的胶体悬浮液干燥。提供一维无边界基底的水平纤维被微米厚度的膜涂覆。几何形状强加了一个显着的环形裂纹图案，并允许精确测量的裂纹间距在一个很短的范围内的膜厚度（2和10 $μ$ m之间），其随膜高度线性变化。我们比较了我们的实验数据与Kitsunezaki提出的模型，该模型表明裂纹间距随膜厚度的变化取决于开裂时的临界应力和在基板上滑动的临界应力之间的比率。通过悬臂梁技术测量胶体凝胶在疏水表面上的摩擦力，我们可以简单地通过测量图案的裂纹间距来推断这些胶体凝胶的临界裂纹应力。
2013-05-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shear zones and wall slip in the capillary flow of concentrated colloidal suspensions
我们的图像流动的一个几乎随机的紧密包装，硬球胶体悬浮液（一个“膏”）在一个正方形毛细管使用共聚焦显微镜。流动由中心的“塞子”组成，而剪切发生在邻近通道壁的局部，使人联想到屈服应力流体行为。然而，所观察到的缩放的速度分布与流速强烈对比屈服应力流体的预测。相反，速度剖面可以捕获的应力波动理论最初开发的干颗粒介质的斜槽流。我们验证了光滑和粗糙的边界条件下的这种行为。
2007-02-27 cond-mat.soft
From dot to ring: the role of friction on the deposition pattern of a drying colloidal suspension droplet
通过干燥胶体悬浮液滴在基底上沉积颗粒是从传统的纸上印刷到可印刷电子器件或光伏器件的应用的核心。粒子在接触线处的聚集引起的自钉扎在沉积层的形成中起着重要的作用。在本文中，我们调查的数值和理论，颗粒和衬底之间的摩擦的沉积图案的效果。在没有摩擦的情况下，接触线表现出粘滑行为，并且在液滴蒸发后留下点状沉积物。通过增加摩擦力，我们观察到从点状到环状沉积物的过渡。我们提出了一个理论模型来预测作为摩擦力的函数的颗粒沉积的有效半径。我们的理论模型预测了自钉扎发生时的临界摩擦力，并且沉积物的有效半径随着摩擦力的增加而增加，模拟结果证实了这一点。我们的研究结果可以找到发展主动控制策略的干燥液滴的沉积的影响。
2018-04-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Origin of crack pattern in the deposition from drying colloidal suspension
断裂力学被广泛用于解释胶体悬浮体干燥沉积过程中裂纹的扩展。然而，这些裂纹比常规断裂更复杂，它们周期性地分布并构成独特的图案。这至今仍是个谜。受Spinodal分解概念的启发，我们发展了理论来解释裂纹的空间排列，这表明裂纹图案是由胶体团簇和水的相分离产生的。结果表明，裂纹间距由相分离过程中浓度波动的波长决定，随沉积层厚度和初始颗粒浓度的增加而线性增长，这与实验结果一致。
2012-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Stratification of drying particle suspensions: Comparison of implicit and explicit solvent simulations
采用大规模分子动力学模拟研究了大小颗粒二元混合物在显式和隐式溶剂中的干燥悬浮液。首先对溶剂进行显式建模，然后通过匹配扩散系数和粒子对关联函数将其映射到均匀粘性介质。在相同的干燥条件下，在两种模型中观察到颗粒的“小上”分层，在干燥过程中在后退的液-气界面处富集较小的颗粒。与隐式溶剂模型，我们能够模拟更厚的膜和研究的效果的初始膜厚度上的颗粒在干膜中的最终分布。我们的研究结果表明，分层的程度是由Péclet数定义的初始膜厚度作为特征长度尺度。当大颗粒和小颗粒的Péclet数远大于1时，随着Péclet数的增加，“顶部小”分层的程度首先增强，然后减弱。
2019-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
The isotropic-nematic interface in suspensions of hard rods: Mean-field properties and capillary waves
本文研究了硬球柱系统中各向同性-非均匀界面。首先，我们比较了蒙特卡罗模拟和Onsager密度泛函理论的取向序参量和密度的界面配置文件的结果。那些不受毛细波影响的界面性质是在良好的协议，尽管事实上，Onsager理论高估了共存密度。然后，我们显示的界面的毛细波的Monte Carlo研究的结果。与最近的理论研究（Eur.Phys.J. E { \bf 18} 407（2005））一致，我们发现了强各向异性的毛细管波谱。对于在我们的模拟中访问的波数，频谱是二次的，即弹性不起作用。我们推测，这种效应是由于强烈的弯曲刚性的指向矢场悬浮球柱。
2006-05-02 cond-mat.soft
Effects of particle roughness on the rheology and structure of capillary suspensions
我们表明，颗粒粗糙度导致的数量，形状和毛细管悬浮液中的液体桥所产生的毛细管力的变化。我们通过静电吸附二氧化硅微粒上的尺寸在40 nm和250 nm之间的二氧化硅纳米颗粒来产生具有不同粗糙度的荧光标记的树莓状颗粒。粗糙的颗粒需要更多的液体来填充表面粗糙，然后才能形成摆动的桥，从而导致更小和更弱的桥。在调节有效桥体积的系统中，较高的颗粒粗糙度导致较少聚集的网络，与光滑颗粒网络相比，其对于匹配的储能模量显示出较高的屈服应变。这一发现表明，颗粒-颗粒摩擦接触也影响毛细悬浮液的强度。使用渐近非线性振荡流变学，我们证实了剪切应力响应中的第三谐波的非立方幂律缩放，这两个赫兹接触和毛细管桥连接的颗粒之间的摩擦的结果。我们表明，排斥赫兹接触参数$A$是敏感的液体桥强度和粗糙度出现转移的相对缩放的幂律指数从粘合剂控制的摩擦负载控制的摩擦。
2022-05-11 cond-mat.soft
Influence of Bubble Lifetime on the Drying of Catalytically Active Sessile Droplets
Raman Research Institute（拉曼研究所）
研究催化活性Janus液滴在过氧化氢存在下的干燥动力学，探讨气泡诱导的马朗尼流对干燥形态的影响，揭示催化活性对粒子运输的调控作用。
2026-04-09 cond-mat.soft
Capillary interactions between soft capsules protruding through thin fluid films
当悬浮液干燥时，悬浮流体蒸发，留下由悬浮颗粒组成的干膜。在干燥的最后阶段，衬底上的流体膜的高度下降到低于颗粒尺寸，引起局部界面变形，导致颗粒之间的强毛细管相互作用。虽然刚性颗粒之间的毛细相互作用已经得到了很好的研究，但关于软颗粒的行为以及它们在薄膜干燥的最后阶段的柔软性的作用，还有很多东西有待理解。在这里，我们使用我们最近推出的数值方法，耦合使用晶格玻尔兹曼方法描述的流体的有限元描述的可变形物体的悬浮软颗粒的膜的干燥过程进行调查。我们测得的弹性变形和横向毛细作用力，这与以前的理论和实验工作的刚性颗粒的情况下，显示的变形变小，随着颗粒的柔软度增加，导致较弱的横向相互作用力。在大的粒子间距离，力接近刚性粒子。最后，我们调查的时间依赖性的颗粒簇的形成在后期阶段的薄膜干燥。
2020-10-19 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Inverse design of drying-induced assembly of multicomponent colloidal-particle films using surrogate models
Auburn University（奥本大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
本文通过代理模型逆向设计策略，研究多组分胶体粒子薄膜的干燥诱导自组装，利用GPR和切比雪夫多项式插值进行优化与近似，提高设计效率。
2025-09-12 cond-mat.soft
Vertical drying of a suspension of sticks: Monte Carlo simulation for continuous two-dimensional problem
采用动力学Monte Carlo（MC）模拟方法研究了含零厚度棒（线）的二维胶体膜的垂直干燥过程。考虑了位置和方向的连续二维问题。干燥前的初始状态是使用一个模型的随机顺序吸附与各向同性取向的棒。在蒸发过程中，上界面在垂直方向上以线速度下降，并且棒经历平移和旋转布朗运动。在不同的初始数浓度（每单位面积的棒数）$p_i$和溶剂蒸发速率$u$下运行MC模拟。对于完全干燥的膜，检查棒的空间分布、序参量和膜在水平方向（$x$）和垂直方向（$y$）上的电导率。观察到显着的蒸发驱动的自组装和分层的棒在垂直方向上。分层的程度随着$u$值的增加而增加。通过改变$p_i$和$u$的值，可以精细地调节膜的电导率的各向异性。
2017-10-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Eliminating cracking during drying
当胶态悬浮液干燥时，应力积聚，经常发生裂纹-这是油漆和陶瓷等重要行业不希望出现的现象。我们证明了一种有效的方法，可以完全消除干燥过程中的开裂：通过添加乳液液滴到胶体悬浮液中，我们可以系统地减少开裂的量，并完全消除它超过临界液滴浓度。由于乳液液滴最终也会蒸发，因此我们的技术实现了有效的功能，同时对最终产品的组分几乎没有改变，因此可以作为一种有前途的消除开裂的方法。此外，添加液滴还改变了空气侵入的速度，并提供了一种调节干燥速率的有效方法。通过对裂解和干燥速率的有效控制，我们的研究将在许多与干燥和裂解相关的工业过程中得到重要的应用。
2013-03-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mixtures of foam and paste: suspensions of bubbles in yield stress fluids
我们研究了泡沫和膏体的混合物的流变行为，它可以被描述为气泡在屈服应力流体中的悬浮液。模型系统是通过混合单分散水性泡沫和浓乳液设计的。悬浮液的弹性模量随气泡体积分数的增加而减小。当弹性毛细管数（定义为糊剂弹性模量与气泡毛细管压力的比率）高时，这种降低变得更加尖锐，这说明了与糊剂相比气泡的软化。相比之下，大多数研究材料的屈服应力不会因气泡的存在而改变。它们的塑性行为由塑性毛细管数决定，塑性毛细管数定义为糊状物屈服应力与气泡毛细管压力的比率。在低塑性毛细管数值，气泡表现为不变形的夹杂物，我们预测，悬浮液无量纲屈服应力应保持接近统一。在大的塑料毛细管数值，我们观察到气泡破裂混合过程中：气泡变形剪切。最后，在最高的气泡体积分数，屈服应力突然增加：这被解释为一个“泡沫屈服应力流体”制度，这发生时，膏介观本构要素被强烈限制在膜之间的气泡。
2013-03-21 cond-mat.soft
Role of particle aggregation on the structure of dried colloidal silica layers
胶体干燥的过程在包括光子学或生物技术在内的许多领域中让位于粒子自组装。然而，在干胶体层中驱动最终颗粒排列的机制和条件仍然难以捉摸。在这里，我们研究了干燥速率如何选择在四个不同的二氧化硅纳米球悬浮液中的厚干燥层的纳米结构。取决于颗粒尺寸和分散性，在干燥表面处发生无定形排列、结晶排列或速率依赖的无定形到结晶转变。在两种最多分散的悬浮液中观察到无定形排列，而当分散度较低时发生结晶。与直觉相反，在后一种情况下，较高的干燥速率有利于颗粒的有序化。为了补充这些测量并评估层的整体性能，进行了层孔隙率测试。对于本文研究的所有悬浮液，更快的干燥产生更致密的干燥层。结晶表面排列意味着大体积分数（$\sim$ 0.65），而在具有低（低至$\sim$ 0.53）或高（$\sim$ 0.65）体积分数的层中可以观察到非晶排列。最后，我们证明，通过有针对性的额外的实验和SAXS测量，层的包装结构主要是由聚集体的形成和随后的包装，而不是由布朗扩散和对流之间的竞争。这突出表明，除了Peclet数之外，还应考虑第二个无量纲比率，即蒸发时间尺度上的聚集。
2020-12-10 cond-mat.soft
Cracking Condition of Cohesionless Porous Materials in Drying Processes
在干燥过程中，空气侵入多孔系统通常局限于软材料，如胶体悬浮液和颗粒状糊状物，并且通常在普通干燥开始之前以裂纹的形式发展。为了研究这一过程，我们构造了一个无粘性弹性系统的可变形晶格上的侵入渗流模型，并利用该模型导出了裂纹发生的条件。提出了一个无量纲参数的类格里菲斯条件，并通过数值计算验证了该条件的有效性。这种情况表明，随着组成材料的颗粒变得更小，随着系统刚度的增加，以及随着表征干燥过程的不均匀程度的降低，发生开裂的容易性增加。
2013-05-20 cond-mat.soft
Enhanced contact flexibility from nanoparticles in capillary suspensions
本研究通过向毛细管悬浮液中添加不同疏水性的纳米颗粒，改变桥接结构与微粒接触，实现可调屈服应力与剪切模量，并增强接触柔性和重排能力，为3D打印等应用提供支撑。
2024-03-14 cond-mat.soft
Drying and cracking mechanisms in a starch slurry
淀粉-水泥浆通常用于研究断裂动力学。干燥淀粉饼受益于简单，经济，可重复的系统，并已被用来模拟土壤中的干燥断裂，油漆中的薄膜断裂和熔岩中的柱状节理。本文研究了淀粉-水混合物的物理性质，并用于解释和发展干燥的多相传输模型。淀粉饼被观察到具有非线性弹性模量，和干燥应变，这是由它们的最大可实现的毛细管压力所产生的。结果表明，一个大的材料孔隙率之间的淀粉粒的孔隙空间，和淀粉粒内的孔隙划分。这种孔隙空间的划分导致两种不同的干燥制度，分别由水的液体和蒸汽传输控制。干燥淀粉产生柱状断裂模式的相对独特的能力被证明与这两种运输机制的异常强烈的分离有关。
2009-10-09 cond-mat.soft
Capillary stress and structural relaxation in moist granular materials
我们提出了一个理论框架来计算复杂的介孔材料，如潮湿的沙子，纳米多孔水合物，和干燥的胶体膜的毛细应力。分子模拟映射到相场模型的液体-蒸气混合物，其不均匀的应力张量被集成在Voronoi多面体，以计算相等和相反的力之间的每对相邻的晶粒。该方法说明了在小团簇和随机堆积的球形颗粒使用格子气体密度泛函理论模拟的水分诱导力。对于水泥水化物的纳米颗粒模型，这种方法再现了滞后的水吸附/解吸等温线，并预测干燥收缩应变等温线与实验吻合得很好。我们表明，毛细管应力是一个有效的机制，内部应力松弛的胶体随机填料，这有助于水泥浆体的非凡的耐久性。
2018-12-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Particulate suspension coating of capillary tubes
在毛细管或多孔介质中通过不混溶流体置换颗粒悬浮液是典型的构造，其在大量的自然和工业应用中得到应用，包括水净化、胶体和微塑料的分散、管道的涂覆和功能化。分散在流体中的颗粒对界面动力学和对留下的液膜的性质的影响仍然知之甚少。在这里，我们研究的涂层膜的沉积在毛细管的壁引起的空气推动的悬浮塞的平移。我们确定了不同的沉积制度作为一个函数的平移速度的插头，颗粒大小，和悬浮液的体积分数。的涂层膜的厚度的特征在于，我们表明，类似于浸涂，三个涂层制度，液体，异质性，和厚膜，观察。我们还表明，在一阶，膜厚比颗粒直径可以预测使用悬浮液的有效粘度。然而，我们还报告说，对于大颗粒和浓缩悬浮液，剪切引起的迁移机制导致局部变化的体积分数和修改的沉积膜的厚度和组合物。
2022-09-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Capillary force-driven particle orientation in rod networks
本研究通过实验发现毛细悬浮液中棒状颗粒网络随二次液体体积分数增加从点接触转为侧向排列，且聚类系数与配位数呈负相关，为设计可调机械性能材料提供基础。
2025-06-15 cond-mat.soft
Particle contact dynamics as the origin for non-integer power expansion rheology in attractive suspension networks
我们表明，赫兹粒子接触的潜在原因，尚未解释的非整数幂律在弱非线性流变学。在中等振幅振荡剪切（MAOS）区域中，首阶非线性剪切应力（$σ_\mathrm{3} \sim γ_\mathrm{0}^{m_\mathrm{3}}$，$m_\mathrm{3}=3$）的立方标度是标准期望。扩展Natalia等人的工作[J. Rheol. 64 625-635（2020）]，我们报告了一个广泛的数据集的非立方，非整数幂律缩放$m_\mathrm{3}$颗粒悬浮液在两个不混溶的流体与毛细吸引力的相互作用，称为毛细悬浮液。在这里，我们发现不同的幂律指数的存储和损耗模量和这些非整数缩放发生在每个二次流体浓度为两个不同的接触角。这些令人信服的结果表明，非整数标度相关的毛细悬浮液的微观结构。我们表明，第三谐波弹性应力缩放$m_\mathrm{3,elastic}$的大小源自赫兹类接触结合吸引力的毛细作用力。相关的第三谐波粘性应力缩放$m_\mathrm{3,viscous}$，发现与粘合剂控制的摩擦。这些意见，进行了广泛的组合物，可以帮助解释以前的报告，涉及颗粒接触的材料的非整数缩放，并提供了一个新的机会，使用可变的幂律指数的MAOS流变学揭示的物理颗粒债券和摩擦的流变响应下，而不是在非常高的剪切速率低变形。
2021-11-12 cond-mat.soft
Capillary sorting of fiber suspensions by dip coating
针对悬浮液中细长各向异性颗粒分选的难题，提出利用浸涂式毛细管过滤，通过平坦/圆柱形基底分别实现纤维按直径或长度的可控分选，并给出工艺设计指导原则。
2024-09-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hierarchical materials with interconnected pores from capillary suspensions for bone tissue engineering
本文将毛细管悬浮液与冷冻浇注结合，制备孔径跨尺度、开放且高孔隙率的氧化铝和β-TCP层级多孔支架，并通过流变分析揭示次级流体与固相亲和性的影响。
2024-12-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Time-resolved rheometry of drying liquids and suspensions
从油漆到食品，溶剂蒸发无处不在，并严重影响产品的流变特性。它通过浓缩任何非挥发性成分和粘弹性材料来影响牛顿流体，从而硬化。在这两种情况下，溶剂蒸发会导致样品体积发生变化，这使得传统剪切几何形状的任何流变测量都特别具有挑战性。在这里，我们表明，经历“缓慢”蒸发的样品的流变性能可以监测在时间分辨的方式通过使用零法向力控制协议在平行板的几何形状。溶剂从样品中蒸发导致法向力减小，该法向力总是通过板之间的间隙高度的减小来补偿。因此，尽管样品的体积显著减小，但样品与板保持恒定的接触面积。我们验证了振荡和连续剪切下的方法，通过准确地监测经历蒸发和相对体积减少高达70%的水-甘油混合物的粘度。此外，我们将此协议脱水悬浮液。具体而言，我们监测分散的带电二氧化硅纳米粒子经历的玻璃化转变引起的蒸发。虽然间隙高度的降低提供了对增加的颗粒体积分数的直接估计，但振荡和连续剪切测量使我们能够实时监测悬浮液的粘弹性。总的来说，我们的研究表明，零法向力协议提供了一个简单的方法，批量和时间分辨的流变特性的系统经历缓慢的体积变化。
2021-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Dewetting Fingering Instability in Capillary Suspensions: Role of Particles and Liquid Bridges
该研究借助透明提升式 Hele-Shaw 池和高速成像，揭示微米颗粒、纳米颗粒及次级液体对毛细悬浮液拉伸去润湿指状不稳定性的不同调控作用。
2025-02-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Capillary Sorting of Particles by Dip Coating
在这封信中，我们描述了基于浸涂的颗粒尺寸的毛细管分选。从液体浴中取出的基材夹带涂层，涂层的厚度取决于取出速度和液体性质。如果涂层材料包含颗粒，则仅当将颗粒与基板一起拉动的粘性力克服可变形弯月面处的相反毛细力时，颗粒才被夹带。对于不同尺寸的颗粒，该力阈值出现在不同的液体厚度处。在这里，我们表明，这种差异可以用来分离小颗粒从混合悬浮液通过毛细管过滤。在双分散悬浮液中，我们观察到三种不同的过滤制度。在低毛细管数Ca下，没有颗粒夹带在液体涂层中。在高Ca下，所有颗粒尺寸都被夹带。对于这两个极端之间的毛细管数范围，只有最小的颗粒被夹带，而较大的颗粒留在储层中。我们解释了这种技术可以应用于多分散悬浮液。我们还提供了一个估计的范围内的毛细管数分离给定尺寸的颗粒。这种技术与浸涂的可扩展性和鲁棒性相结合，使其成为高通量分离或纯化工业和生物医学悬浮液的有希望的候选者。
2020-11-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Role of Motility and Nutrient Availability in Drying Patterns of Algal Droplets
本研究探讨了莱茵衣藻液滴干燥中运动性与营养可用性的相互作用，发现机械应力不引发裂纹，而营养条件影响咖啡环效应及聚集模式，并通过图像处理分类图案。
2023-12-23 cond-mat.soft
Capillary imbibition of monodisperse emulsions in confined microfluidic channels
我们研究了单分散乳液在高度h与液滴直径d相当的低纵横比微流体通道中的吸液。对于限制比d/h = 1.2，紧密限制的盘状液滴在通道中移动更慢的平均悬浮速度相比。在驱动吸液的弯月面后面，存在无液滴区域，其通过尖锐的浓度前沿与悬浮区域分离。悬浮液表现出强烈的液滴密度和速度波动，但平均而言，悬浮域保持均匀。对于较弱的限制，d/h = 0.65，球形液滴移动速度比平均悬浮液流，导致在弯月面附近的动态不稳定的高浓度区域的形成。我们描述的宏观悬浮动力学使用线性传输方程的颗粒相通量和悬浮液通量，由当地的压力梯度。偶极粒子相互作用模型解释了观察到的大的密度和速度波动的动力学方面的细长粒子团簇具有不同的取向。
2021-02-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Re-entrant ordering of solute in a colloidal suspension during solvent evaporation
我们研究了从胶体悬浮液中蒸发溶剂过程中二氧化硅微球在玻璃板上的自组装现象。我们的实验揭示了一个有趣的竞争之间的订购和压缩在一个强有力的驱动，平衡系统所产生的动力学放缓，由于即将到来的玻璃化转变。一个合适的实验条件的选择，最大限度地减少许多其他竞争现象的影响，通常复杂的探测这一基础物理是至关重要的，我们的研究。作为粒子密度和干燥时间的函数的有序-无序相图中的重入行为的建立和结果的解释与模拟和唯象理论的帮助。
2011-06-23 cond-mat.soft
Rheological behaviour of suspensions of bubbles in yield stress fluids
通过单分散气泡在浓乳状液中的模型实验，研究了屈服应力流体中气泡悬浮液的流变特性。由于这种高度可调的系统，悬浮屈服应力流体的气泡尺寸和流变特性在很宽的范围内变化。我们表明，剪切下的悬浮液的宏观响应依赖于悬浮流体中的气体体积分数和气泡刚度。这种相对刚度可以通过毛细管数来量化，将毛细管压力与悬浮流体的流变特性相关联的应力尺度进行比较。我们表明，这些毛细管数支配的弹性模量和损耗模量的减少，屈服应力的变化的情况下，并增加与气体体积分数的一致性，为毛细管数的调查范围。微观力学的估计是一致的实验数据，并提供洞察力的实验结果。
2014-05-23 cond-mat.soft physics.class-ph
Dip-coating of suspensions
从悬浮液中取出板导致固体表面上的流体和颗粒的涂层的夹带。在这篇文章中，我们研究的情况下，悬浮液的非布朗粒子在中等体积分数$10\% < ϕ< 41\%$的Landau-Levich问题。我们观察到不同的制度取决于撤回速度$U$，悬浮液$ϕ$的体积分数，和颗粒的直径$2\,a$。我们的结果表现出三个涂层制度。(i)在足够小的毛细管数$Ca$下，没有颗粒被夹带，并且只有液体膜涂覆板。(ii)在大的毛细管数，我们观察到的悬浮液的夹带膜的厚度被捕获的Landau-Levich定律使用的有效粘度的悬浮液$η(ϕ)$。(iii)在中间毛细管数，情况变得更加复杂，与基板上的异质涂层。我们合理化我们的实验结果，通过提供这三个制度的存在域作为流体和粒子属性的函数。
2019-03-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modelling the evaporation of nanoparticle suspensions from heterogeneous surfaces
我们提出了一个基于网格的蒙特卡罗（MC）模型的纳米颗粒悬浮液滴在非均匀表面上的干燥。该模型由一个广义的晶格气，其中的相互作用参数的哈密顿量可以改变模型的不同性质的材料。我们展示了如何正确选择相互作用，以尽量减少底层网格的影响，使半球形液滴的形式。我们还包括表面粗糙度的影响，以检查接触线钉扎动力学的影响。当系统上方有一个“盖子"防止蒸发时，在表面上形成平衡液滴，我们用它来确定接触角以及它如何随着模型参数的变化而变化。这使我们能够将相互作用参数与应用中使用的材料联系起来。该模型也被应用到干燥的异质表面上，特别是悬浮液被沉积在一个表面上的情况下，由一对亲水性导电金属表面的疏水绝缘聚合物带的两侧。这种情况发生在使用喷墨印刷来制造表面的金属部件之间的电连接时。该过程并非总是没有问题，因为液体可以从表面的疏水部分去湿，在干燥过程完成之前破坏桥。MC模型再现所观察到的去湿，允许参数变化，以便可以建立最佳连接的条件。我们表明，如果表面的疏水部分位于相邻金属的高度以下的一个步骤，在干燥过程中的液体去湿的机会显着减少。
2017-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Manipulating crack formation in air-dried clay suspensions with tunable elasticity
本研究通过调控黏土及添加剂浓度改变水性黏土悬浮液的物理老化速率，发现老化加快会使干燥固结更快、裂纹更早出现，验证了裂纹起始时间与弹性模量、断裂能的定量关系，为抗裂涂层等制备提供参考。
2024-09-13 cond-mat.soft physics.chem-ph
Suspensions of deformable particles in Poiseuille flows at finite inertia
我们分析了压力驱动流中的可变形颗粒悬浮液。悬浮液是由中性浮力最初的球形颗粒和牛顿载体流体，并通过直接的数值模拟，使用一个完整的欧拉方法的基础上的一个连续制定解决的流量。固相采用不可压缩的粘性超弹性本构关系建模，流动的特征由固相体积分数、雷诺数和毛细管数三个主要的无量纲参数表征。有效粘度对这三个量的依赖关系进行了研究，以研究惯性效应对悬浮的可变形颗粒。可以观察到，悬浮液具有剪切稀化行为，并且在高剪切速率下有效粘度的降低在更密集的配置中被强调。雷诺数和毛细管数的单独分析表明，有效粘度取决于毛细管比雷诺数。此外，我们的模拟表现出一致的趋势，可变形的颗粒向中心的通道，其中的剪切速率是低的。这种现象对于非常稀的悬浮液特别明显，其中靠近壁的整个区域没有颗粒。此外，当体积分数增加时，由于更高的相互颗粒相互作用，该近壁区域逐渐被占据。变形能力在这个过程中也起着重要的作用。事实上，在高毛细管数下，颗粒对剪切速率变化更敏感，并且可以更容易地改变它们的形状以在通道的中心区域容纳更多数量的颗粒。
2020-10-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Single particles accelerate final stages of capillary break up
悬浮液的液滴形成存在于许多工业和技术过程中，例如涂料和食品工程。虽然有限时间的奇异性的最小颈部直径在毛细管破裂的简单液体可以描述由众所周知的自相似性解决方案，捏的非布朗悬浮液依赖于在一个复杂的方式上的颗粒动力学在变细的线程。在这里，我们专注于非常稀的制度，长丝只包含孤立的珠，以确定物理机制，导致显着加速观察到的长丝变薄。这种加速状态的特征在于具有增强的曲率的细丝的不对称形状，所述增强的曲率取决于毛细管线内的颗粒的尺寸和空间分布。
2015-06-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Multiscale Poromechanics of Wet Cement Paste
毛细效应，如吸胀-干燥循环，随着时间的推移影响颗粒系统的力学。多尺度孔隙力学框架应用于水泥浆，这是最常见的建筑材料，经历了广泛的湿度变化的基础设施的寿命。首先，在中间到高相对湿度的液体密度分布得到了使用格子气密度泛函方法与水泥水合物的现实的纳米颗粒模型。计算的吸附/脱附等温线和孔径分布进行了讨论，并比较以及氮气和水的实验。评价了从解吸数据测定孔径分布的标准方法。然后，整合的Korteweg液体应力场周围的每个水泥水合物颗粒提供了在纳米尺度上的毛细管力。在毛细管力的作用下，水泥中尺度结构发生松弛。水泥纳米颗粒组装的局部不可逆变形被确定由于液-固相互作用。非仿射位移的空间相关性扩展到几十nm。最后，Love-Weber方法提供了微米尺度下的均匀化液体应力。均匀化长度与非仿射位移的空间相关长度一致。我们的研究结果表明，微尺度织构不受轻度干燥的影响，但局部不可逆变形仍然发生。这些结果为理解从建筑材料、水凝胶到生命系统的非均质多孔介质中毛细现象引起的应力铺平了道路。
2019-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of nanoparticles mechanical properties on macrocracks formation
我们提出了一个实验研究的干燥悬浮液的硬和软纳米乳胶球。裂纹的形成被检查作为硬和软的可变形颗粒的比例的函数，导致干燥膜的可调弹性性能。在我们的实验中，对应于给定的层厚度，没有裂纹形成可以观察到低于约0.45的硬球中的比例的起始值。在干燥过程中，测量硬球和软球中具有各种组成的膜的质量作为时间的函数。结果表明，软颗粒发生变形，释放内应力。裂纹之间的间距测量作为硬球和软球中的各种组合物的层厚度的函数。
2009-02-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Monte Carlo Simulation of Evaporation Driven Self-Assembly in Suspension of Colloidal Rods
采用动力学蒙特卡罗（MC）模拟方法研究了含棒状颗粒的胶体膜的垂直干燥过程。使用二维正方形晶格来处理该问题，并且将棒表示为线性$k$ -聚体（即，占据$k$邻近位点的颗粒）。使用具有$k$ -聚体的各向同性取向的随机顺序吸附（RSA）模型产生干燥前的初始状态（$k$ -聚体沿水平$x$和垂直$y$方向的取向是等概率的）。在RSA模型中，禁止$k$ -聚体的重叠。在蒸发过程中，上界面以$u$的线速度在垂直方向上下降，并且$k$ -mer经历平移布朗运动。MC模拟在不同的初始浓度$p_i$（$p_i \in [0, p_j]$，其中$p_j$是堵塞浓度）、$k$ -聚体长度（$k \in [1, 12]$）和溶剂蒸发速率$u$下进行.对于完全干燥的膜，检查了$k$ -聚体的空间分布及其在$x$和$y$方向上的电导率。观察到沿$x$和$y$方向取向的$k$ -mer的显著蒸发驱动自组装和取向分层。分层程度随$k$值的增加而增加。通过改变$p_i$、$k$和$u$的值，可以精细地调节膜的电导率的各向异性。
2016-09-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Understanding self-assembled nanosphere patterns
通过实验和计算机模拟研究了纳米球胶体悬浮液在摩擦基底上干燥产生的图案。所获得的二维自组装结构通常用于纳米球光刻。采用弹簧-块体粘滑模型模拟了这种现象，并研究了几个可控参数对最终结构的影响。该模型成功地再现了实验观察到的图案和动力学导致斑图形成的揭示。
2005-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Capillary filtering of particles during dip coating
从液浴中取出的物体被涂上一层薄薄的液体。与液体一起，存在于浴中的诸如颗粒的杂质可以被转移到被撤回的衬底。夹带的颗粒局部改变膜的厚度，从而改变涂层的质量和性质。在这项研究中，我们表明，它是可能的夹带的液体单独和避免污染的基板，在足够低的撤回速度在稀释的悬浮液。使用一个模型系统组成的板退出液体浴，我们观察到，颗粒可以保持被困在弯月面施加阻力毛细作用力夹带。我们表征不同的夹带制度的撤回速度增加：从一个纯的液体膜，到一个液体膜含有颗粒簇，并最终个别颗粒。这种毛细管过滤是防止从污染浴中取出的底物污染的有效屏障，并发现了防止生物污染的应用。
2020-11-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Microstructure and yielding of capillary force induced gel
我们研究了由非布朗粒子和两种不混溶液体的混合物形成的凝胶的流变学和结构。颗粒在液体中的悬浮液在添加少量第二润湿液体时经历凝胶化，所述第二润湿液体在颗粒之间形成液体桥，导致样品跨越网络。该凝胶的流变学主要表现出在低剪切速率下的屈服应力，随后在高剪切速率下剪切应力的线性变化。从流动曲线中提取的表观屈服应力在饱和前随第二液体体积分数的增加而迅速增加，而随颗粒浓度的增加而单调增加。使用合适的移位因子的屈服应力曲线的重新缩放的结果在屈服应力的经验表达式中示出了对液体分数的平方依赖性，并且随着颗粒分数高于一定值而快速增加，两者以高度非线性的方式组合。利用三维X射线层析成像技术，获得了随二次液相含量和颗粒分数变化的微观结构变化。观察到的微观结构，以显示增加的局部致密性与液体含量和增加的空间均匀性与颗粒分数增加。从X射线断层扫描的图像进行分析，以获得在系统中的粒子-粒子键（配位数）的分布，用于解释所观察到的屈服应力行为在定性的方式。
2020-04-24 cond-mat.soft
