Solid Propellants
固体推进剂是用于发射和推进火箭和导弹的高能材料。虽然其历史可以追溯到两千多年前使用黑火药，但更高的性能要求和对防止意外点燃的“不敏感弹药”的需求推动了过去半个世纪的大量研究和开发。这篇评论的重点是推进剂的材料方面，而不是它们的性能，重点是作为氧化剂颗粒的粘合剂和作为复合推进剂的燃料的聚合物。流行的现代粘合剂一起讨论的限制，国家的最先进的复合材料电机建模的讨论。
2019-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rheological response of soft Solid/Liquid Composites
针对分散体系中基体与内含物相互作用导致流变描述复杂的问题，采用分数阶流变学结合时间-浓度叠加法研究软PDMS基体-液态PEG液滴复合材料的流变特性，发现粘性耗散随体积分数正比增加且与频率无关、弹性响应几乎不变。
2025-10-30 cond-mat.soft
Surface tension and a self-consistent theory of soft composite solids with elastic inclusions
表面张力效应的重要性在软复合固体的背景下被认识到，其中发现它显著影响机械性能，例如对外部应力的弹性响应。最近发现，当夹杂物尺寸接近弹性毛细管长度$L\equivγ/E$时，Eshelby夹杂物理论失效，其中$γ$是夹杂物/主体表面张力，$E$是主体杨氏模量。扩展我们最近的研究结果的液体夹杂物，在这里，我们模拟的非稀分布的各向同性弹性球形夹杂物在软各向同性弹性矩阵的弹性行为，受到规定的无穷小远场加载。在我们的框架内，复合材料的刚度是唯一确定的弹性毛细管长度$L$，球形夹杂物半径$R$，和刚度对比参数${C}$，这是包含矩阵刚度的比率。我们比较的结果与液体包裹体的情况下，我们推导出的弹性隐形的复合材料的夹杂物的解析表达式。值得注意的是，我们发现，复合材料的刚度显着影响表面张力，即使夹杂物的两个数量级更硬的主机矩阵。最后，我们展示了如何同时确定的表面张力和夹杂物刚度使用两个独立的约束提供的全球和本地的测量。
2016-12-16 cond-mat.soft
Elasticity-Controlled Jamming Criticality in Soft Composite Solids
本文研究高填充软复合材料在颗粒体积分数升高时的力学预测难题，提出由基质与颗粒弹性控制的剪切 jam 塞临界标度框架，解释应变硬化并提供通过调控内含物 jam 塞特性设计材料的新范式。
2024-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Interfacial performance evolution of ceramics-in-polymer composite electrolyte in solid-state lithium metal batteries
本研究基于混合单元法建立考虑陶瓷夹杂与基体黏弹性的理论模型，探讨LLTO颗粒参数对SCE界面力电响应的影响，为高性能固态电池的界面优化提供指导。
2024-09-24 cond-mat.soft
Kinesin-driven de-mixing of cytoskeleton composites drives emergent mechanical properties
本研究结合实验与模拟表征驱动蛋白重构的肌动蛋白-微管复合物力学特性，发现中等马达浓度下的相分离会引发涌现刚度，揭示了结构-力学耦合实现刚度增强的新机制。
2025-01-13 cond-mat.soft
Stiffening solids with liquid inclusions
从骨骼和木材到混凝土和碳纤维，复合材料是无处不在的天然和工程材料。Eshelby的夹杂物理论描述了宏观应力场如何耦合到孤立的微观夹杂物，允许从其微观结构的知识预测复合材料的整体机械性能。它已被扩展到描述各种各样的现象，从固体断裂到细胞粘附。在这里，我们表明实验和理论上，Eshelby的理论打破了小液体夹杂物在软固体。在此极限下，孤立液滴的变形强烈依赖于尺寸，最小液滴模仿固体夹杂物的行为。此外，在反对传统的复合材料理论的预测，我们发现，有限浓度的小液体夹杂物增强软固体的刚度。Eshelby理论的一个直接延伸，解释了固液界面的表面张力，解释了我们的实验观察。当液滴半径小于弹性毛细管长度时，固体的液体硬化的反直觉效应是预期的，所述弹性毛细管长度由固体基质的表面张力与杨氏模量的比率给出。
2014-07-24 cond-mat.soft
Mechanical non-reciprocity programmed by shear jamming in soft composite solids
针对连续软固体缺乏内禀非互易力学特性的问题，本文引入颗粒物理剪切堵塞转变设计软复合材料，实现了可调的静动态非互易力学响应，为非互易物质设计提供新范式。
2025-08-22 cond-mat.soft physics.app-ph
Multiscale Modeling of Materials - Concepts and Illustration
对于绝缘材料，考虑了量子固体作为等效复合半经典固体的近似表示。复合物由在势能面上运动的点离子组成。在经典体域中，这种势能由成对势表示，构造成对势以给出与底层量子固体相同的结构和弹性性质。在一个小的局部量子域的潜力是从电子结构的详细量子计算确定。主要的新成分是：1）从平衡和应变结构的量子数据中确定对势，2）开发伪原子以现实地处理电荷密度，其中键已经断裂以定义量子域，以及3）由于其环境而包含量子域上的极化效应。这种形式的结构详细说明了二氧化硅纳米棒。对于每种构型，计算了整个固体的电荷密度，为判断模型的准确性提供了参考，结果表明，量子棒、由经典对势构成的棒以及经典/量子复合棒都具有相同的平衡结构和对弹性应变的响应.建模的准确性，适用于两个完全不同的量子化学方法的基础量子力学：传输哈密顿量和密度泛函方法。
2005-07-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Granular solids transmit stress as two-phase composites
本文提出基于两相复合材料视角的颗粒固体应力理论，通过思想实验、应力方程解及有效介质近似，为推广至非边际稳定颗粒固体奠定基础。
2023-12-22 cond-mat.soft
Shape equilibria of vesicles with rigid planar inclusions
该研究针对含单个平面圆形刚性内含物的闭合囊泡，结合解析与计算方法分析Helfrich模型的弹性基态，揭示了内含物占比对囊泡形状从长椭球向扁椭球转变及对称性破缺的调控规律，为复合囊泡的形状与力学特性提供理论解释。
2024-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nonlinear alternating current responses of electrorheological solids
当含有悬浮在主介质中的非线性介电颗粒的复合材料经受正弦交流（ac）电场时，复合材料的介电响应通常由高次谐波频率的ac场组成。针对电流变固体在外场作用下的结构变化，应用Ewald-Kornfeld公式推导出局部电场和感应偶极矩，并利用微扰展开法解析地提取其基波和三次谐波.结果表明，电流变固体的各向异性程度可以影响这些谐波显着。我们的结果在谱表示理论中得到了很好的理解。因此，似乎可以通过测量电流变固体的非线性交流响应来执行结构转变的实时监测。
2004-12-11 cond-mat.soft
Mechanics of Interfacial Composite Materials
最近的实验和模拟表明，颗粒覆盖的界面可以存在于稳定的非球形形状作为结果的立体堵塞的界面捕获的颗粒，这赋予了固体状的属性的接口。我们提供了一个实验和理论表征这些装甲对象的机械性能，注意到二维颗粒状态的接口。小的非均匀应力产生塑性响应，而均匀应力产生弱弹性响应。剪切驱动的粒子尺度重排解释了获得所观察到的近乎完美的塑性形变所需的基本阈值。此外，通过使用表面活性剂来使表面上的颗粒不稳定，实验展示了界面的不均匀应力状态。由于被界面捕获的颗粒保持了它们各自的特征，装甲界面可以被认为是一种具有独特化学、结构和力学性能的复合材料。
2006-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Surface tension and the mechanics of liquid inclusions in compliant solids
Eshelby的夹杂物理论对材料和结构的力学有着广泛的影响，包括复合材料理论、断裂理论和塑性理论。然而，它不包括表面应力的影响，最近已被证明控制许多软材料，如凝胶，弹性体和生物组织的过程。为了将Eshelby的夹杂物理论推广到软材料，我们考虑了各向同性、可压缩、线弹性固体中的液体夹杂物。我们解决了个别拉伸夹杂物周围的位移和应力场，占体积弹性的固体和表面张力（\textit{i.e.}各向同性应变无关的表面应力）的固液界面。表面张力显著地改变夹杂物的形状和刚度以及其近场和远场应力场。这些现象强烈地依赖于内含物半径$R$与弹性毛细血管长度$L$的比值。当夹杂物小于$100L$时，表面张力是显著的。虽然Eshelby理论预测，液体夹杂物一般降低弹性固体的刚度，我们的研究结果表明，液体夹杂物实际上可以取代固体时，$R<3L/2$。有趣的是，当$R=3L/2$时，表面张力掩盖了液体包裹体的远场特征。这些结果从测量生物组织中的局部应力到确定软复合材料的破坏强度具有深远的应用。
2014-09-06 cond-mat.soft
Capillary control of collapse in soft composite columns
欧拉屈曲是指柱在其端部受到纵向压力时的弹性失稳。屈曲失稳发生在压缩载荷达到一个临界值时，一个微小的波动将导致大幅度的变形。自从欧拉的最初研究以来，这个过程在均匀、各向同性、线弹性固体中得到了广泛的研究。在这里，我们研究的性质屈曲在非均匀软复合材料。特别是，我们认为一个软主机与液体夹杂物的弹性毛细长度，这导致软化和硬化的均匀复合材料分别大和小。然而，通过施加梯度的夹杂物的体积分数或通过改变夹杂物的大小，我们可以故意操纵的空间结构的复合材料的性能列，从而控制欧拉屈曲的性质。
2021-04-23 cond-mat.soft
Muscle-inspired magnetic actuators that push, pull, crawl, and grasp
Functional Materials, Institute of Materials Science, Technical University of Darmstadt（功能材料，材料科学研究所，达姆施塔特技术大学）；Additive Manufacturing Center, Technical University of Darmstadt（增材制造中心，达姆施塔特技术大学）
本文提出了一种基于增材制造的磁性复合材料，通过调节激光能量实现机械刚度和磁响应的精确控制，展示了多功能磁性软机器人应用的潜力。
2026-04-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cs.RO
Mesostructured composite materials with electrically tunable upconversion properties
将固体纳米粒子独特的光学和电子学性质与软物质的长程有序性和对外界弱刺激的响应相结合，是设计具有新颖物理行为的介观结构材料的一个很有前途的途径。在这里，我们设计，实际实现，并表征定向有序的棒状上转换纳米粒子的非液晶分散体。通过表面功能化定义的颗粒表面上的边界条件促进分散的棒状纳米颗粒的自发单向自对准，其机械地耦合到热致液晶基质的分子有序方向。当主体在约1V的低电压下电切换时，纳米棒旋转，产生复合材料的可调谐上转换和偏振发光特性。我们表征光谱和偏振依赖性，解释它们通过调用模型的电开关和上转换依赖于纳米棒的晶体基质，并讨论潜在的实际用途。
2017-01-17 cond-mat.soft
Programming strain-stiffening in soft composites via structural memory near jamming
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）
研究通过接近阻塞相边界的机械训练协议，揭示结构记忆驱动软复合材料从颗粒状到生物聚合物状应变刚性的转变，提出非平衡记忆效应驱动的可编程应变刚性设计策略。
2026-04-22 cond-mat.soft
Elastocapillarity: Surface Tension and the Mechanics of Soft Solids
人们普遍认识到，表面张力可以在小尺度下支配液体的行为。固体也有类似大小的表面应力，但它们通常被忽视。然而，最近的工作表明，这些可以发挥核心作用的软固体，如凝胶的力学。在这里，我们回顾这个新兴领域。我们概述了表面应力理论，从力学和热力学的角度，强调表面应力和表面能之间的关系。我们描述了广泛的现象，在界面和接触线的表面应力起着重要的作用。我们强调如何表面应力导致戏剧性偏离经典理论润湿（杨杜普雷），粘附（约翰逊肯德尔罗伯茨），复合材料（Eshelby）。一个共同的线索是表面应力与弹性模量的比值的重要性，它定义了一个长度尺度，低于该尺度，表面应力可以占主导地位。
2016-04-07 cond-mat.soft
Solid friction between soft filaments
丝状束的任何宏观变形必然伴随着组成细丝的局部滑动和/或拉伸。然而，通过多个接触相互作用的两个对齐的细丝之间的滑动摩擦的性质仍然在很大程度上未被探索。在这里，通过直接测量两束F-肌动蛋白丝之间的滑动力，我们表明，这些摩擦力是出乎意料的大，尺度与滑动速度在固体状摩擦，并表现出复杂的依赖于细丝的重叠长度。我们还表明，减少的摩擦力的数量级，与固体状摩擦的斯托克斯阻力的过渡，可以诱导涂层F-肌动蛋白与聚合物刷。此外，我们在丝状微管和细菌鞭毛中观察到类似的转变。我们的研究结果证明了如何改变长丝的弹性，结构和相互作用可以用来设计长丝间的摩擦，从而调整纤维复合材料的性能。
2015-03-04 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
