A two species micro-macro model of wormlike micellar solutions and its maximum entropy closure approximations: An energetic variational approach
蠕虫状胶束是聚合物链的自组装体，可以可逆地断裂和重组。本文利用能量变分方法，导出了蠕虫状胶束溶液的微观-宏观双组分模型。该模型在统一的变分框架下，将聚合物链的断裂和结合过程纳入到经典的聚合物流体的微观-宏观哑铃模型中。我们还研究了不同的最大熵封闭近似的新模型的“变分，然后关闭”和“关闭，然后变分”的方法。通过在粗粒度水平施加适当的耗散，闭合模型，通过“闭合-然后-近似”得到，保留了原系统的机械和化学部分的晶体结构。数值算例表明，封闭模型能较好地描述剪切流场中蠕虫状胶束溶液的流变特性。
2021-04-29 cond-mat.soft cs.NA math.NA
Inertio-elastic instability in Taylor-Couette °ow of a model wormlike micellar system
在这项工作中，我们使用流动可视化和流变学技术来研究在同心圆柱体之间剪切的蠕虫状胶束溶液模型中二次流的动力学和演化，即，Taylor-Couette（TC）细胞。本文研究的蠕虫状胶束溶液含有十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和水杨酸钠（NaSal）。该系统可以是剪切带和高弹性，非剪切带和中等弹性，或接近牛顿的温度变化范围很窄。弹性对转变和不稳定性的影响通过在宽的弹性范围内（El<< 1、El ~1和El>>1）改变温度来探测。弹性定义为韦森伯格数与雷诺数之比。对于剪切带蠕虫状胶束溶液，其中El>> 1，观察到从基库埃特流到在剪切单元的轴向方向上均匀间隔的静止涡旋的主要转变，并且其特征在于渐近波长。CTAB/NaSal体系剪切带转变起始处的无因次波长远大于其它剪切带蠕虫状胶束体系。对于处于剪切稀化但不显示剪切带的温度的相同流体，El~1，并且对于缓慢的斜坡速度，主要转变是到不同的结构，其不是静止的而是在轴向方向上行进。在低弹性（El<< 1）下，流体表现为接近牛顿流体，记录了从纯方位角Couette流到修改的Taylor涡流和最终混沌状态的几个转变。在剪切带和非剪切带制度的行为进行了讨论，并与相关系统的结果进行了比较。
2017-04-14 cond-mat.soft
Competition between shear banding and wall slip in wormlike micelles
本文研究了蠕虫状胶束体系（CPyCl--NaSal）中剪切带（SB）的形成与边界条件（BC）之间的相互作用。在瞬态应变控制实验中，在光滑和喷砂几何形状的时间分辨的速度剖面记录。对于坚持BC标准SB的观察，虽然根据胶束缠结的时间波动的程度报告在高度剪切带。对于滑移BC，壁面滑移仅在剪切速率大于应力平台开始时发生。在低纠缠时，SB的形成被一个常数$Δ\dotγ$所改变，而对于更纠缠的系统，SB不断地“成核和熔化”。“壁处的胶束取向梯度可能解释了这些原始特征。
2009-11-24 cond-mat.soft
Beyond binary scission: a generalized three-species cascade breakage model for wormlike micellar solutions
School of Mathematics, Jilin University（吉林大学数学学院）；AI for Science and Engineering Center, Shenzhen Loop Area Institute（深圳_loop_区域研究院科学与工程人工智能中心）；Department of Mathematics, Texas State University（德克萨斯州立大学数学系）
针对现有双物种模型无法解析中间结构态和宽弛豫谱的问题，提出三物种级联断裂模型，引入中间胶束态，统一描述短片段快速弛豫与凝胶网络慢速恢复，实现三模粘弹性响应、非单调本构曲线及剪切带共存。
2026-07-01 cond-mat.soft cs.NA math.NA
Medium Amplitude Parallel Superposition (MAPS) Rheology of a Wormlike Micellar Solution
采用中振幅平行叠加（MAPS）流变学理论框架，从模型和实验两个方面研究了蠕虫状胶束表面活性剂溶液的弱非线性流变学。MAPS流变学定义了材料函数，如三阶复柔度，它跨越了粘弹性材料对简单剪切变形的整个弱非线性响应空间。三音振荡剪切变形，以获得功能丰富的数据，表征三阶复杂的符合高数据吞吐量。在这里，CPyCl溶液的数据进行了比较的reptation反应本构模型，它把胶束作为线性聚合物，可以在溶液中分解和重组的MAPS响应的分析解决方案。回归的数据模型预测提供了新的见解，这些断裂和重组过程是如何受到剪切的影响，并证明了使用信息丰富的数据来推断模型参数的精确估计的重要性。
2021-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Flow dynamics of wormlike micellar solutions through a model porous media
粘弹性蠕虫状胶束溶液在多孔介质中的流动在许多实际应用中都会遇到，如提高石油采收率或地下水修复。为了理解这些复杂流体在多孔介质中的流动动力学，经常使用由具有喉部的直微通道组成的模型多孔介质。在这项研究中，我们进行了广泛的数值研究，了解蠕虫状胶束溶液的流动动力学的基础上的两个物种的Vasquez-Cook-McKinley（VCM）模型胶束通过这样的模型多孔介质。我们发现存在的弹性不稳定性，一旦Weissenberg数超过一个临界值，同样，它被认为是在许多以前的实验和数值研究处理聚合物溶液。然而，对于目前的情况下的WLM解决方案，我们观察到，这种弹性不稳定性的蠕虫状胶束的断裂和重组机制的影响很大。特别是，我们注意到，这种不稳定性的强度（其特征在于由波动的流场）随着Weissenberg数的增加而增加;然而，超过它的临界值，这种弹性不稳定性和/或流场波动被抑制，因为长胶束的破裂。这与聚合物溶液形成对比，对于聚合物溶液，随着Weissenberg数逐渐增加，流场逐渐过渡到更混乱和类似顺从的状态（或所谓的弹性湍流状态）。此外，我们观察到，这些WLM解决方案的流动动力学是强烈依赖于类型的孔喉，孔喉的数量，和两个连续孔喉之间的间距。对压降和表观粘度也进行了广泛的讨论。
2021-07-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Linking molecular timescales to linear viscoelastic response in dilute and semidilute unentangled wormlike micelle solutions
IITB-Monash Research Academy（IITB-蒙纳士研究学院）；Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校化学工程系）；Department of Chemical and Biological Engineering, Monash University（蒙纳士大学化学与生物工程系）；School of Chemistry, Monash University（蒙纳士大学化学学院）
研究通过多粒子mesoscopic布朗运动框架，揭示无缠结蠕虫状胶束溶液中分子时间尺度与线性粘弹性响应的关系，发现胶束动力学特征时间尺度及其影响因素。
2026-04-23 cond-mat.soft
Fluid-Induced Propulsion of Rigid Particles in Wormlike Micellar Solutions
在没有惯性的情况下，往复游泳者在粘性牛顿流体中没有净运动。在这里，我们调查的能力，一个驱动的粒子通过一个复杂的流体，拥有一个网络，使用跟踪方法和双折射成像平移。一个几何极性的粒子，一个一端有珠子的棒，在磁场的作用下旋转。将颗粒浸入蠕虫状胶束（WLM）溶液中，已知该溶液由于其微观结构的剪切诱导重塑而易于形成剪切带和其他局部结构。结果表明，该WLM解的非线性在一定条件下打破了时间反演的对称性，使人工“游泳者”能够推进。“我们发现三种状态取决于德博拉数（De）：在低De时朝向粒子珠端的净运动，在中间De时朝向粒子杆端的净运动，在高De时没有明显的推进力。在低De下，其中颗粒时间尺度比流体弛豫时间长，我们认为推进是由颗粒两端（珠和杆）之间的流体第一法向应力差的不平衡引起的。然而，在De~1处，我们使用双折射成像观察到在杆附近出现网络各向异性区域。这种各向异性表明胶束网络的排列，由于颗粒相对于流体的时间尺度较短，胶束网络被"锁定"。
2014-09-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Heirarchical and synergistic self-assembly in composites of model Wormlike micellar-polymers and nanoparticles results in nanostructures with diverse morphologies
使用蒙特卡罗模拟，我们调查的自组装的模型纳米粒子内的模型平衡聚合物的矩阵（或蠕虫状胶束矩阵）作为聚合物基体密度和聚合物和纳米粒子之间的排除体积参数的函数。在本文中，我们通过协同自组装的纳米粒子和平衡聚合物的体系结构中的形态转变。与聚合物模板法不同，在协同自组装中，系统的最终形态是纳米颗粒和聚合物之间相互作用的结果。我们报告的纳米粒子聚集体的形态从非分散的网络状结构的非分散的集群作为一个结果的变化，在纳米粒子和聚合物链之间的排除体积参数的转变。与纳米粒子自组装结构的变化平行，平衡聚合物的基质也显示出从分散状态到由聚合物链簇形成的分散网络状结构的转变。我们表明，所形成的纳米粒子簇的形状各向异性是由聚合物的密度导致棒状，片状或其他各向异性的纳米簇。通过改变纳米粒子与聚合物之间的最小接近距离，可以改变纳米粒子多孔网络的孔形状和孔径。我们从理论上理解了为什么会获得具有非常不同形态的各种纳米结构。
2018-04-02 cond-mat.soft
Out-of-equilibrium microrheology using optical tweezers to probe directional viscoelastic properties under shear
许多蠕虫状胶束系统由于剪切诱导排列而表现出明显的剪切稀化。由于胶束在系统中引入方向性而对齐，因此不再预期粘弹性质是各向同性的。基于光镊的主动微流变学技术使我们能够同时沿两个正交方向（平行于外加剪切力以及垂直于外加剪切力）探测蠕虫状胶束系统的非平衡流变性质。而捕获珠的位移响应于主动拖曳力携带常规剪切稀化的特征，其沿垂直方向的自发位置波动表现出正交剪切增稠，这是迄今未观察到的效果。
2010-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nuclear Magnetic Resonance Diffusometry of Linear and Branched Wormlike Micelles
用核磁共振（NMR）谱研究了十六烷基三甲基溴化铵/水杨酸钠（CTAB/NaSal）和十六烷基氯化吡啶/水杨酸钠（CPCl/NaSal）两种模型表面活性剂溶液的扩散行为。通过增加盐与表面活性剂的浓度比，这些系统在零剪切粘度和弛豫时间中显示两个峰，这指示从线性到支化胶束网络的转变。本工作的目的是评估NMR扩散法对不同类型胶束微结构的灵敏度，并确定胶束溶液中表面活性剂自扩散的机制。在低的盐与表面活性剂浓度比下，蠕虫状胶束是线性的，表面活性剂自扩散最好用均方位移Z2来描述，其变化为Z2 ~ Tdiff 0.5，其中Tdiff是扩散时间。随着盐浓度增加以建立支化胶束，Z2 ~ Tdiff，表明表面活性剂分子在支化胶束中的布朗样自扩散。这一结果表明，NMR扩散法是能够区分不同类型的胶束微观结构。此外，线性和支化胶束中的表面活性剂分子的自扩散系数的测定，第一次，通过比较现有的限制扩散模型，并示出要慢得多的质子分子在体中的扩散。此外，在线性和适度支化蠕虫状胶束中，表面活性剂自扩散的主要机制是通过表面活性剂分子沿着胶束的轮廓长度的曲线扩散，而在支化胶束中，在第二粘度最大值之前，表面活性剂自扩散可能由胶束破裂、胶束之间的交换和/或本体的组合引起。
2021-02-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
A mesoscopic model for the rheology of dilute and semidilute solutions of wormlike micelles
引入“持久蠕虫”珠-簧模型，通过含流体动力学相互作用和可逆断裂/融合的布朗动力学模拟，研究蠕虫状胶束稀及半稀溶液的静态与动态性质，验证标度理论并揭示中频区独特流变特征。
2025-09-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear induced phase separation of Wormlike micelles-nanoparticle system : formation of a long-range ordered nanoparticle structure
剪切纳米复合材料已被证明在聚合物基体中产生有序的纳米结构和取向。由于在聚合物基体中形成纳米颗粒的有序结构对于设备可穿戴、柔性和光子材料的重要性，因此了解聚合物纳米复合材料的剪切诱导有序和其他性质是有用的。本文采用多粒子动力学和分子动力学模拟相结合的方法，以蠕虫状胶束为模型，研究了体系在剪切作用下纳米粒子在复合材料中的排列和形态。我们观察到的剪切诱导的纳米粒子的相分离，以及作为剪切的结果在长程有序的纳米结构的增加。我们还表明，为了形成一个良好的包装和高度有序的结构，具有较小的尺寸的纳米粒子应该是首选。
2018-10-13 cond-mat.soft
Role of Micellar Entanglement Density on Kinetics of Shear Banding Flow Formation
研究了胶束缠结数对泰勒-库埃特流中剪切带流形成动力学的影响。三组蠕虫状胶束的解决方案，每组具有类似的流体弹性和零剪切速率粘度，但具有不同的缠结密度，进行了研究下启动的稳定剪切。实验结果表明，在低弹性流体中，瞬态剪切带流动的特征是在一定的缠结密度范围内形成瞬态流动反转。在该范围之外，未观察到瞬态流动反向。对于中、高弹性组，在相对较小的纠缠密度下，存在瞬态流反转，而在较大的纠缠密度下，瞬态流反转消失。分析表明，壁面滑移和弹性不稳定性不影响瞬态流动特性。我们确定了胶束缠结数，应力平台的宽度，和瞬态流动逆转的程度之间的相关性。随着胶束缠结数的增加，应力平台的宽度先增加，然后，在较高的胶束缠结数，平台宽度减小。因此，我们假设瞬时流动逆转通过应力平台的宽度与胶束缠结数有关。
2022-10-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Kinetics of the shear banding instability in startup flows
受蠕虫状胶束实验的启发，我们使用双流体Johnson-Segalman模型研究了剪切带不稳定性的早期阶段。我们进行了线性稳定性分析的耦合波动的剪切速率，胶束应变和浓度的初始均匀状态。首先，我们计算的“调幅”的不稳定性在扫描沿本征本构曲线。对于启动"淬火"到不稳定的区域，不稳定性通常发生在本征本构曲线可以达到，所以我们分析的波动相对于均匀的启动流，以找到选定的长度和时间尺度，在不均匀性首先出现。在非耦合极限下，剪切速率和胶束应变的波动与浓度无关，并且当本征本构曲线具有负斜率时是不稳定的，但没有选择长度尺度。当与浓度相结合时，这种不稳定性在短长度尺度上会增强;正如实验所见，选择了长度尺度。不稳定区域随之扩大。远离潜在的（零剪切）分层不稳定，增宽是轻微的，不稳定性仍然是由剪切速率和胶束应变为主。在接近分层时，不稳定性在非常低的剪切速率下开始，在那里它是由流动触发的分层。
2002-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic Response of Block Copolymer Wormlike Micelles to Shear Flow
用傅里叶变换流变学方法研究了Pb-Peo嵌段共聚物巨蠕虫状胶束对振荡剪切流的线性和非线性动态响应。实验是在各向同性-双折射相变浓度附近进行的，其中各向同性-双折射相变线的位置是独立确定的。强烈的剪切稀化行为观察到由于各向同性的-双旋节附近的结果的取向扩散的临界减慢。这种严重的剪切稀化行为被证明是导致梯度剪切带。时间分辨小角中子散射实验被用来获得洞察微观现象，所观察到的流变学响应的基础。一个运动方程的顺序参数张量和应力张量的顺序参数张量的表达式被用来解释的实验数据，无论是在线性和非线性政权。的取向序参量和应力的动态行为的缩放被发现时，由于附近的各向同性的旋节线的临界减速占。
2008-08-29 cond-mat.soft
Bubble coalescence in worm-like micellar solutions
水溶液中的表面活性剂在盐的存在下自组装，形成长的、柔性的蠕虫状胶束（WLM）。WLM溶液具有粘弹性，可用于许多应用，如化妆品、减阻和水力压裂。WLM溶液中气泡的动力学是许多这些产品稳定性的重要考虑因素。在这篇手稿中，我们调查的薄膜排水动力学导致WLM解决方案中的气泡合并。选择盐和表面活性剂的类型和浓度，以使测试的WLM溶液的粘弹性能在模量和弛豫时间上跨越两个数量级。排水和聚结的各个阶段-在顶点处形成厚区域-凹窝，该凹窝的变薄和冲刷以及破裂前排水的最后阶段，通过蠕虫状胶束溶液的粘弹性来修改。由于WLM溶液具有独特的粘弹性，我们还观察到了一些有趣的流体动力学现象，包括弹性反冲、薄膜撕裂和单步终端排水。
2020-06-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Analytical modeling of micelle growth. 1. Chain-conformation free energy of binary mixed spherical, wormlike and lamellar micelles
假设条件：非离子表面活性剂巨蠕虫状胶束生长的定量分子热力学理论可以在一个广义模型的基础上发展起来，其中包括经典的“相分离”和“质量作用”模型作为特例。广义模型描述spherocylinacrylamide胶束，这是同时多组分和多分散的大小。理论：通过自由能泛函的解析最小化，我们推导出了两种不同链长的表面活性剂混合胶束的烃核中的链延伸和链端分布函数的显式表达式。调查结果：双组分胶束的烃核被分成两个区域，外部和内部，较短和较长链的末端位于其中。推导出的链构象自由能的解析表达式表明，不同链长表面活性剂的混合总是非理想的和协同的，即它导致胶束自由能的降低和胶束化和胶束增长的增强。推导出的表达式适用于具有不同头基（非离子型，离子型，两性离子型）的表面活性剂和不同形状（球形，蠕虫状，层状）的胶束。结果可以纳入一个定量理论的增长的巨型混合胶束的配方与实际应用中的洗涤剂。
2019-05-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Shear banding in time-dependent flows of polymers and wormlike micelles
我们从理论上研究剪切带的形成与时间相关的流动的聚合物和蠕虫状胶束表面活性剂流体，专注于协议的步骤剪切应力，步骤剪切应变（或在实践中的快速应变斜坡），剪切启动，这是通常的实验研究。对于每一个协议，我们进行线性稳定性分析，以提供一个流体的剪切带的发病普遍标准，根据我们最近的信[物理学评论快报。110（2013）086001]。在每种情况下，该标准仅取决于该协议的实验测量的流变响应函数的形状，独立于所讨论的材料的本构性质。（因此，我们的标准实际上涉及所有复杂流体，而不仅仅是这里感兴趣的聚合物。另一份手稿[正在准备中]将在一大类无序的软玻璃质材料中探索它们，包括泡沫、致密乳液、致密胶体和微凝胶珠悬浮液。一个重要的预测是，显着的带状可以出现在这些协议中的每一个瞬时，即使在流体的应力作为应变率的函数的基本本构曲线是单调的，并因此稳定的流动状态unbanded。对于每一个协议，我们提供了数值结果的rolie-poly和Giesekus模型，支持我们的预测。我们评论的能力的rolie-poly模型捕捉观察到的实验现象，并在Giesekus模型的失败。
2013-08-06 cond-mat.soft
Viscoelasticity of model surfactant solutions determined by rotational magnetic spectroscopy
能够将流变仪的尺寸减小到微米级是探索昂贵和/或受限液体和凝胶的机械响应的独特机会。为了这个目的，我们合成微米尺寸的导线与磁性和检查使用它们作为微流变学探针的可能性。在这项工作中，我们利用旋转磁光谱技术，通过将一根导线放置在旋转磁场中，并通过延时显微镜监测其时间演化。线为基础的微观流变学技术测试蠕虫状胶束表面活性剂的解决方案，表现出非常不同的松弛动力学和粘度。还开发了一种用于线旋转的模型，并用于预测线的行为。结果表明，表面活性剂溶液的静态剪切粘度、缠结胶束网络松弛时间和弹性模量等流变参数与常规流变仪的结果吻合较好。
2016-06-19 cond-mat.soft
Aging of living polymer networks: a model with patchy particles
微观流变学实验表明，蠕虫状胶束网络组成的粘弹性介质即使在微米尺度下也表现出复杂的弛豫现象。通过将具有合适介观基本图案的片状胶体模型映射到蠕虫状胶束系统，我们能够模拟其弛豫动力学，在热淬火时，跨越几十年，从微秒到几十秒。在将模型映射到真实单元和实验断裂能量之后，我们表明，松弛过程通过一系列非局部和具有能量挑战性的安排来发展。这些调整去除了作为临时能量解决方案形成的不期望的结构，用于稳定网络的物理不稳定的自由帽。我们声称，所观察到的无标度性质的停滞过程可能会复杂的实验相关的时间尺度的韦森伯格数的正确量化。
2020-09-28 cond-mat.soft
Anomalous Diffusion and Stress Relaxation in Surfactant Micelles
我们提出了第一个分子动力学研究，探讨在阳离子表面活性剂胶束中的显式盐和溶剂介导的相互作用的存在下，异常扩散的机制。模拟结果表明，当反离子密度增加时，鞍形界面显现，导致分支结构的形成。在实验中，支链结构表现出较低的粘度相比，线性和蠕虫状胶束，大概是由于应力松弛所产生的分支沿主链的滑动运动。我们的模拟提供了确凿的证据和胶束流体中的分支运动和应力松弛的机制。此外，取决于表面活性剂和盐的浓度，这反过来又决定了微观结构，我们观察到正常的，subdiffusive和superdiffusive运动的表面活性剂。具体而言，超扩散行为与胶束片段的分支滑动、断裂和重组以及纠缠系统中的约束释放有关。
2016-10-26 cond-mat.soft
Geometry-Controlled Relaxation Spectra in Viscoelastic Fluids
Universität Konstanz（康斯坦茨大学）；Georg-August-Universität Göttingen（哥廷根大学）
本研究证明粘弹性流体的宽弛豫谱可由激励几何而非材料复杂性产生，扭转驱动将距离转化为弛豫时间，形成长寿命空间记忆，为机械记忆元件提供新途径。
2026-09-17 cond-mat.soft
