Colloidal gelation, percolation and structural arrest
利用分子动力学方法,研究了一个基于吸引力和排斥力竞争的胶体悬浮模型系统。在低温下,弛豫时间$τ$首先作为体积分数$ϕ$的函数以幂律增加,然后,由于键合结构的有限寿命,其偏离该临界行为。我们发现,在低温和低体积分数的胶体凝胶化是至关重要的跨越长寿命集群的形成有关。除了同意在不同的胶体系统中的实验结果,我们的研究结果揭示了新的长寿命键的形成和拥挤的胶体结构逮捕的颗粒所发挥的不同作用。
2005-10-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical-like gelation dynamics in cellulose nanocrystal suspensions
本研究利用时间分辨机械谱学揭示了盐存在下纤维素纳米晶体悬浮液剪切停止后的凝胶化动力学,发现其溶胶-凝胶转变具有类临界特征,并满足时间-连接性与时间-浓度叠加原理。
2024-02-19 cond-mat.soft
Colloidal gelation with variable attraction energy
本文提出了一个近似方案,在具有可变吸引能的胶体系统中,考虑热破裂的聚集和凝胶化的主动力学方程。以团簇分维$d_{f}$作为唯象参数,预测了丰富的物理行为。粘度,凝胶化时间和集群的大小预测在封闭的形式解析作为时间,初始体积分数和吸引能的函数相结合的可逆集群动力学与近似的流体动力学模型。分形维数$d_{f}$调节团簇尺寸、滞后时间和凝胶化时间以及粘度的时间演化。在胶体状态图的不稳定区域,缔合速率大于解离速率,凝胶化转变是强烈的非平衡和时间依赖性的。只有在接近所有物质的初始缔合和解离速率相当的条件(这是满足细致平衡的条件)时,$d_{f}=3$才可能发生聚集。在此极限下,恢复了均匀成核,随后是Lifshitz-Slyozov粗化。在这个有限的区域的状态图的宏观凝胶化过程很可能是由大的自发波动与spinodal分解。
2013-04-04 cond-mat.soft
Hydrodynamics strongly affect the dynamics of colloidal gelation but not gel structure
具有强烈短程吸引力的胶体颗粒可以形成凝胶。我们模拟这个过程中没有和流体动力学相互作用(HI),使用格子玻尔兹曼方法来解释存在的热化溶剂。我们表明,HI加速和减慢凝胶化在低和高体积分数,分别。这两个制度之间的过渡是与存在的一个淬火后不久,系统的集群。然而,当我们比较凝胶在匹配的“结构年龄”,我们发现几乎没有区别的结构与HI。我们的结果解释了文献中长期存在的未解决的冲突。
2018-11-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Colloidal Gelation with Non-Sticky Particles
本研究通过数值模拟探究含非粘性颗粒的二元胶体复合材料的凝胶化,发现非粘性颗粒以有效体积分数限制凝胶化并引入竞争长度尺度,且该机制在多种凝胶模型中具有普遍性。
2023-05-16 cond-mat.soft
Nonequilibrium master kinetic equation modelling of colloidal gelation
我们提出了一个详细的研究过程中的动力学集群的增长过程中的弱吸引力的胶体粒子的凝胶化临界Casimir吸引力的胶体系统,模拟和分析理论的实验装置。在实验和模拟中,我们遵循的平均配位数的粒子在集群的增长过程中,以确定一个吸引力的强度独立的集群演化作为平均配位数的函数。我们将这种集群的演变动力学的附着和分离率的颗粒和颗粒集群。我们发现,单粒子脱离占主导地位,在相关的弱吸引力强度制度,而协会率几乎是独立的集群大小。利用单粒子解离速率和与尺寸无关的缔合速率的极限,我们解析求解团簇生长的主动力学方程,预测幂律团簇质量分布与指数$-3/2$和$-5/2$凝胶化前后,分别与实验和模拟数据一致。这些结果表明,所观察到的临界Casimir诱导的凝胶化是一个二级非平衡相变(打破细致平衡)。与此相一致的情况下,最大的集群的大小观察到偏离幂律指数根据三维渗流接近临界平均配位数。
2021-02-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glasslike Arrest in Spinodal Decomposition as a Route to Colloidal Gelation
胶体-聚合物混合物可以经历失稳分解成富胶体和贫胶体区域。当相互连接的富含胶体的区域凝固时,就会产生甘精胰岛素。我们表明,这发生在这些地区进行玻璃化转变,导致动态逮捕的调幅分解。凝胶的特征长度尺度随着淬灭深度的增加而减小,并且非遍历性参数表现出对散射矢量的显著依赖性。模式耦合理论给出了一个很好的描述的动态,如果我们使用完整的静态结构作为输入。
2005-12-05 cond-mat.soft
Network formation and relaxation dynamics in a new model for colloidal gelation
我们调查凝胶形成从平衡溶胶相在一个简单的模型,具有(胶体)凝胶形成系统的特点,在有限的温度。在低体积分数和低温下,颗粒通过长寿命键连接并形成开放的交联网络。通过分子动力学模拟,我们研究了凝胶网络的键和节点的寿命,以便将这些量与观察到的复杂的弛豫动力学联系起来。
2007-08-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Mode Coupling and Dynamical Heterogeneity in Colloidal Gelation: A Simulation Study
我们目前的模拟结果解决有吸引力的相互作用接近凝胶化的胶体系统的动力学。我们的相互作用也有一个软的,长距离的排斥障碍,抑制液-气型相分离在长波长。这里提出的新结果提供了进一步的权重,从我们以前的模拟工作中出现的一个有趣的图片相同的系统。而模式耦合理论(MCT)提供了良好的定量结果的衰减器,更仔细的检查的动力学揭示了一个双峰人口的快速和慢速粒子具有很长的交换时间尺度。这种群体分裂代表了一种特殊形式的动态异质性(DH)。虽然DH通常与玻璃中的激活跳跃和/或促进的动力学相关联,但是这里观察到的DH形式在性质上可能更集体并且与静态(即,结构)异质性。
2004-09-29 cond-mat.soft
Slow dynamics in gelation phenomena: From chemical gels to colloidal glasses
我们在这里讨论的结果的3D蒙特卡罗模拟的最小晶格模型的凝胶系统。我们专注于动力学,调查通过时间的自相关函数的密度波动和粒子的均方位移。我们从化学凝胶化的情况下,即与永久键,我们的特征的临界动力学所确定的形成的聚合物凝胶中的实际观察到的,作为一个集群。通过适时地引入有限的键寿命$τ_b$的动态显示相关的变化,并最终开始的玻璃态。这已被解释在交叉动力学更典型的胶体系统和一个新的连接之间的经典凝胶化和最近的结果胶体系统的建议。通过系统地比较结果的情况下,永久债券有限的债券寿命,交叉和玻璃状制度可以理解的有效集群。
2004-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheological Signatures of Gelation and Effect of Shear Melting on Aging Colloidal Suspension
失去热力学平衡的胶体悬浮液经历物理老化,其中它们的结构演变以降低自由能。在Laponite的水悬浮液中,物理老化伴随着弹性模量和粘性模量作为时间的函数的增加。在这项工作中,我们研究了在不同频率下的弹性和粘性模量的时间演变,并观察到新鲜制备的Laponite水悬浮液表现出相同的流变行为报告的交联聚合物材料进行化学凝胶化。因此,在某一时刻,tanδ被观察到与频率无关。然而,对于在施加剪切熔融之前在静止条件下保存较长时间的样品,剪切熔融之后的液体到固体的转变显示出与经典凝胶化的更大偏差。我们还获得了连续的弛豫时间谱的粘性模量的频率依赖性。我们观察到,随着休息时间的增加,连续弛豫时间谱显示出逐渐变化,从负斜率,描述优势的快弛豫模式的正斜率代表优势的慢弛豫模式。我们提出,剪切熔融悬浮液的凝胶化行为的偏差源于剪切熔融不能完全打破的结晶结构,从而产生未破碎的聚集体。这种未破碎的聚集体的体积分数随静置时间而增加。对于小的静止时间,存在较少数量的未破碎的聚集体导致偏离经典的凝胶化。另一方面,在高的休息时间存在的更大部分的未破碎的聚集体剪切熔融后表现出动态逮捕导致反转的弛豫时间谱。
2014-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nonequilibrium continuous phase transition in colloidal gelation with short-range attraction
吸引力的胶体颗粒动态逮捕到平衡结构,称为凝胶化,是生物物理学,材料科学,纳米技术,食品和化妆品应用的核心,但缺乏完整的理解。特别是,对于中间粒子密度和吸引力,结构形成过程仍然不清楚。在这里,我们表明,短程吸引粒子的凝胶化是由一个非平衡渗流过程。我们结合实验临界Casimir胶体悬浮液,数值模拟和分析建模与主动力学方程表明,集群的大小和相关长度发散指数分别为1.6和0.8,符合渗流理论,而细致平衡的颗粒附着和脱离过程被打破。簇质量表现出幂律分布与指数-3/2和-5/2之前和之后的渗流,预测的解决方案的主动力学方程。这些结果揭示了一个非平衡连续相变统一的结构逮捕和屈服到相关的框架。
2020-07-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Static and dynamic heterogeneities in irreversible gels and colloidal gelation
我们比较了不可逆凝胶,胶体凝胶,玻璃和自旋玻璃的慢动力学通过分析所谓的非线性动力学磁化率的行为,一个数量通常被引入到定量表征的动力学不均匀性。在玻璃中,这个量通常随着时间的推移而增长,达到最大值,然后在很长时间内减小,这是由于动态不均匀性的瞬态性质和不存在发散的静态相关长度。我们最近表明,在不可逆的凝胶的动态磁化率,而不是时间的增加函数,在自旋玻璃的情况下,并趋于渐近的平均集群大小。在分子动力学模拟的基础上,我们发现在胶态凝胶中,当团簇不是永久性的,在很低的温度和体积分数下,即当键的寿命远大于结构弛豫时间时,非线性磁化率具有与不可逆凝胶相似的行为,然后,在更高的体积分数下,通过朝向玻璃形成液体的行为的交叉。
2006-12-20 cond-mat.soft
Correlated rigidity percolation and colloidal gels
刚性逾渗(RP)发生时,机械稳定性出现在无序网络中的约束或组件添加。在这里,我们讨论RP与结构相关性,在经典理论中忽略的影响,虽然相关的许多液体到无定形固体的转变,如胶体凝胶化,这是由于有吸引力的相互作用和聚集。使用晶格模型,我们表明,结构的相关性移动RP到较低的体积分数。通过分子动力学模拟,我们表明,在胶体凝胶化的吸引力增加结构相关性,从而降低RP过渡,同意与实验。因此,胶体凝胶化可以理解为RP转变,但发生在体积分数远低于经典RP预测的值,由于有吸引力的相互作用,诱导结构相关性。
2018-07-23 cond-mat.soft
Imprinting Macroscopic Fracture during Gelation: A Mechanism for Tuning Colloidal Gels
ENSL, CNRS, Laboratoire de physique(法国国家科学研究中心物理实验室);Department of Polymer Engineering, IPC, University of Minho(米尼奥大学高分子工程系);Institut Universitaire de France (IUF)(法兰西学院)
研究发现非线性剪切可永久改变胶体凝胶的粘弹性质,通过印刻宏观裂纹模式调节其性能。
2026-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Model for reversible colloidal gelation
我们报告了一个数值研究,涵盖了广泛的包装分数$ϕ$和温度$T$,通过一个方阱势补充的最大数量的键合相互作用的额外约束质点系相互作用的系统$n_{\rm max}$。我们表明,当$n_{\rm max}<6$,液-气共存区域收缩,使访问低$ϕ$的动态可以遵循低$T$没有干预相分离的区域。我们表征这些逮捕状态在低密度(凝胶状态)的结构和动力学减慢,指出功能是非常不同的标准玻璃态观察到高$ϕ$值。
2005-06-03 cond-mat.soft
Simulation study of Non-ergodicity Transitions: Gelation in Colloidal Systems with Short Range Attractions
利用计算机模拟研究了具有短程吸引力的胶体体系中的凝胶转变。一个胶体聚合物混合物进行了建模,并与模式耦合理论的预期和其他系统(硬球和Lennard Jones)的结果进行了比较。采用自中间散射函数和均方位移作为主要动力学量。研究了两种不同的胶体填充组分。对于较低的填充分数,$α$标度成立和关联函数的波矢分析表明,凝胶化是一个有规律的非遍历性过渡内MCT。这种新的非遍历性转变的主导机制被确定为由短程吸引引起的成键。的时间尺度和扩散系数也定性地显示预期的行为,虽然不同的指数被发现的幂律发散这两个数量。非高斯参数也进行了研究和非常大的修正高斯behaviors.The系统具有较高的胶体包装分数显示附近的高阶奇异性的迹象,导致$α$缩放失败,但非遍历性转变的一般预期仍然成立。
2002-11-05 cond-mat.soft
Hydrodynamic Stability Criterion for Colloidal Gelation under Gravity
本文通过布朗动力学与格子玻尔兹曼模拟,研究重力对胶体凝胶形成过程的影响,提出基于新生团簇加速沉降的稳定性判据,并分析了临界体积分数以上凝胶网络力学主导的沉降行为及最终沉积物状态。
2023-03-24 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Enhanced tunneling conductivity induced by gelation of attractive colloids
我们表明,通过导电胶体颗粒的凝胶的形成导致体积电导率的显着增强,由于粒子间的电子隧穿,结合预测从分子动力学模拟与结构测量在实验胶体系统。我们的研究结果表明,胶体凝胶化可以作为一种通用的路线,以巨大的电导率增强,并提出了一种可行的方法,开发廉价的材料,具有新的性能和低金属含量。
2013-06-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Colloidal Gels: Equilibrium and Non-Equilibrium Routes
我们试图根据胶体-胶体相互作用对不同的胶体凝胶进行分类。我们主要区分非平衡和平衡路线凝胶化,前者的情况下被奴役热力学相分离,而后者是个性化的竞争相互作用和补丁胶体的框架。重点放在最近的数值模拟胶体凝胶化和他们的连接到实验。最后,我们强调了不同凝胶类型的典型特征,在实验中更详细地观察。
2007-06-12 cond-mat.soft
Electric field induced gelation in aqueous nanoclay suspensions
随着其老化或等待时间的增加,水性胶态锂皂石粘土悬浮液自发地转变为软固体状被捕集状态。本文报道了由于施加直流电场,锂皂石水悬浮液迅速转变成软固体。还观察到在较高电场强度下凝固速度的显著增加。将电场施加在浸没在锂皂石悬浮液中的两个平行黄铜板上。随后在正极表面上发生的固化归因于Laponite颗粒上的主要负表面电荷和相关的电动现象。随着电场强度的增加,样品的弹性模量急剧增加。这些电场诱导的锂皂石软固体表现出所有典型的软玻璃质材料的流变特性。它们还表现出类似于在有吸引力的软玻璃中观察到的两步剪切熔融过程。使用低温扫描电子显微镜(SEM)研究的样品的微观结构,被认为是由交联网络凝胶状结构,随着电场强度增加的凝胶网络的连接性增加。与盐诱导凝胶相比,电场诱导凝胶具有更强的机械强度和更长时间的稳定性
2018-07-23 cond-mat.soft
Shear-Induced Structural Convergence but Formation-History-Dependent Yielding in Sequentially Gelled Binary Colloidal Networks
Northeastern University(东北大学)
通过粒子模拟研究顺序凝胶化二元胶体网络,发现稳态剪切驱动不同初始形态趋同,但屈服行为仍依赖于凝胶化延迟时间和种间吸引力强度,表明存在持久的流变记忆。
2026-06-04 cond-mat.soft
A unifying model for chemical and colloidal gels
我们研究了胶凝系统的慢动力学的最小统计力学模型的立方晶格上的MonteCarlo模拟。通过适当地改变一些模型参数,我们能够描述一个交叉的化学凝胶化行为的动力学更典型的胶体系统。结果表明,一个新的连接连接经典的凝胶化,最初描述的弗洛里,最近的结果胶体系统。
2003-07-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Clustering and gelation of hard spheres induced by the Pickering effect
用布朗动力学方法模拟了硬球颗粒和模型乳状液滴的混合物。我们发现,除了非润湿乳液液滴的悬浮液中的纯硬球可以导致气-液和液-固相分离。此外,我们还发现了硬球团簇的稳定流体。稳定性是由于当液滴表面完全被胶体颗粒覆盖时发生的吸引力的饱和。在较大的乳液液滴密度的渗滤过渡观察。由此产生的胶体颗粒网络显示出胶体凝胶的典型动力学和机械性能。该模型的结果与最近的实验结果定性一致[E. Koos和N. Willenbacher,Science 331,897(2011)]在胶体颗粒和两种不混溶流体的混合物中。
2012-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Gelation as condensation frustrated by hydrodynamics and mechanical isostaticity
胶体凝胶具有独特的机械和运输性能,这源于其双连续性,其中胶体网络与粘性溶剂交织在一起,并且在食品、化妆品、建筑材料和医疗应用(例如软骨替代品)中发现了许多应用。到目前为止,我们对胶体凝胶化过程的理解仅限于长时间的动力学效应,其中凝胶化被视为被玻璃化转变中断的相分离过程。然而,这幅图忽略了两个重要的影响:流体动力相互作用的影响,以及机械稳定性的出现。与共聚焦显微镜实验,在这里,我们成功地遵循凝胶化的整个过程与单颗粒分辨率,产生时间分辨的措施,从一开始的聚集过程的内应力和粘弹性。首先,我们证明了液体组分的不可压缩性质限制了相分离的初始阶段,有助于形成一个可压缩的网络。然后,我们表明,这个网络是不机械稳定的,并经历由自生内应力驱动的重排。最后,我们表明,机械亚稳性仅在局部均衡环境渗流后才达到,证明均衡性是凝胶稳定性和承载能力的必要条件,而不是玻璃化转变。我们的工作揭示了除了传统的纯粹的平衡热力学图片的凝胶动量守恒的关键作用。
2018-04-12 cond-mat.soft
Crystallization and gelation in colloidal systems with short-ranged attractive interactions
本文系统地研究了短程吸引胶体体系的平衡相图与非平衡相图之间的关系。使用Monte Carlo和布朗动力学模拟,我们发现一个窗口的增强结晶,这是有限的,在高的相互作用强度的动力学放缓,并在低的相互作用强度的高成核势垒。我们发现,通过两个阶段的结晶过程中的亚稳态气-液双节点的结晶是增强。首先,观察到稠密液体的形成,其次晶体在稠密流体内成核。此外,我们发现,在低胶体包装分数的流体的集群,并在较高的胶体包装分数的一个deletating网络由于逮捕气-液相分离,我们确定与凝胶化。我们发现,这种逮捕是由于结晶在低相互作用能,它是由在高相互作用强度的动力学减慢。同样,我们观察到,在低胶体填充分数形成的集群是结晶在低的相互作用能,但在高的相互作用能玻璃。星系团在相遇时合并。
2008-10-02 cond-mat.soft
Gelation dynamics of charged colloidal rods: critical behaviour and time-connectivity superposition principle
ENSL, CNRS, Laboratoire de Physique(里昂高等师范学院,法国国家科学研究中心,物理实验室);Institut Universitaire de France(法兰西学院)
研究揭示了高电荷棒状胶体的凝胶化机制,通过分析机械恢复动力学和临界行为,发现时间连通性叠加原理和非普遍动态指数。
2026-09-15 cond-mat.soft
Motility-induced shear thickening in dense colloidal suspensions
活性胶体悬浮体的相变和集体动力学是软物质物理学中的一个有趣的课题,特别是对于非平衡体系,它可以在稳态剪切流的存在下导致丰富的流变行为。在这篇文章中,自推进的作用在稠密的胶体悬浮液的流变响应的研究通过使用粒子分辨模拟。首先,活性和剪切之间的相互作用,在固体的悬浮液的液体转变进行了分析。虽然自推进和剪切都破坏了秩序,并在它们的临界值以上熔化了系统,但自推进降低了在过渡期间需要克服的应力屏障。一旦悬浮液达到非平衡稳态,就分析流变响应。虽然被动悬浮液表现出类似固体的行为,但打开颗粒运动性使系统流动,并且在低自推进下,悬浮液表现为剪切稀化流体。增加胶体的自推进诱导从剪切稀化到剪切增稠行为的转变,我们将其归因于运动诱导的悬浮液中的聚集。运动诱导剪切增稠(MIST)这一有趣的现象可用于调整胶体悬浮液的流变学响应。
2023-01-13 cond-mat.soft physics.chem-ph
In Situ Ion Induced Gelation of Colloidal Dispersion of Laponite: Relating Microscopic Interactions to Macroscopic Behavior
锂皂石的水性分散体在暴露于二氧化碳环境时导致镁离子和锂离子的原位诱导,然而,当分散体暴露于空气时,这是不存在的。因此,在流变学实验中,与暴露于空气相比,在二氧化碳下保存的锂皂石分散体显示出作为时间的函数的弹性模量和粘性模量的更惊人的增强。通过测量分散体中存在的所有离子的浓度以及pH的变化,估计Laponite颗粒之间的演变的颗粒间相互作用。DLVO分析的极限情况下进行,其中两个粒子接近彼此在一个平行的方式与最大的排斥相互作用的情况。有趣的是,它是观察到的DLVO分析解释的弹性和粘性模量的演变非常好的定性细节,从而成功地将宏观现象的微观相互作用。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Time lapse, three dimensional in situ imaging of ice crystal growth in a colloidal silica suspension
胶体悬浮液的冷冻在许多自然和工程过程中遇到,例如土壤的冷冻,食品工程和低温生物学。它也可以用作多孔材料和复合材料的生物启发,多功能和环保的加工路线。然而,它仍然是一个令人困惑的现象,有许多无法解释的特点,由于系统的复杂性和空间和时间尺度的过程中,应该进行调查。在这里,我们证明了快速X射线计算机断层成像的兴趣,以提供时间推移,三维,在原位成像的冰晶生长的胶体二氧化硅悬浮液。实验测量表明,胶体浓度的局部增加并不影响晶体的生长动力学,直到胶体颗粒变得紧密堆积。对于比冰晶小得多的颗粒,浓缩的胶体悬浮液相当于具有较高粘度和由胶体颗粒浓度决定的凝固点的简单液相。
2018-03-29 cond-mat.soft physics.app-ph
Isosbestic points in time resolved SAXS: from spectroscopic analogy to model free structural markers during colloidal gelation
Le Mans Université(勒芒大学);SWUST(西南科技大学);Northeastern University(东北大学);University of Minho(米尼奥大学)
研究了胶体凝胶化时时间分辨小角X射线散射中等吸收点的物理意义,发现两个等吸收点反映基本结构约束,通过分解Porod不变量定义无量纲参数,建立无模型框架,阐明其在软物质转变中的作用。
2026-07-22 cond-mat.soft
Video Microscopy of Colloidal Suspensions and Colloidal Crystals
本研究介绍视频显微技术在胶体悬浮液相变研究中的应用,涵盖结晶、玻璃态等方向的新进展,以及单颗粒相互作用测量技术,为新材料设计与工业应用提供支撑。
2002-04-23 cond-mat.soft
Active colloidal suspensions exhibit polar order under gravity
这篇论文被撤回了。
2011-06-16 cond-mat.soft
Sedimentation of active colloidal suspensions
本文对重力场作用下活性胶体悬浮液的非平衡稳态进行了实验研究。活性粒子由化学动力胶体制成,在添加燃料(这里是过氧化氢)的情况下显示出自我推进。在专用的微流体装置中研究了活性悬浮液,该装置由可渗透的凝胶微结构制成。单个胶体的微观动力学和重力下的悬浮液的全球静止状态-密度分布,数量波动-用光学显微镜测量。这允许连接的沉降长度的个人自推进的动态,这表明在本稀释制度的活性胶体的行为作为“热”粒子。我们的工作是人工活性系统的非平衡性质的实验探索的第一步。
2010-04-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
Comment on "Constant stress and pressure rheology of colloidal suspensions"
这是对Wang和Brady最近关于“胶体悬浮液的恒定应力和压力流变学”的信的评论。115,158301(2015)。
2016-05-02 cond-mat.soft
Equilibrium cluster formation and gelation
我们研究了弱电荷胶体颗粒和小的非吸附性聚合物悬浮液中平衡团簇的形成和生长。有效势的特征是短程吸引和长程排斥。使用三维粒子显微镜研究了团簇的尺寸、形状和局部结构。我们观察到一个快速增长的平均集群大小和平均数的最近邻居接近凝胶边界。
2005-06-22 cond-mat.soft
Aging of the Nonlinear Optical Susceptibility of colloidal solutions
利用Z-扫描和动态光散射测量,我们研究的非线性光学响应的胶体溶液经历的动力学减慢与年龄。我们研究了分散在水-粘土(Laponite)溶液中的有机染料(罗丹明B)在不同粘土浓度(2.0wt%-2.6wt%)下经历凝胶化过程的高光学非线性。我们确定的粘土血小板自扩散系数,并通过其与结构弛豫时间的比较,我们得出结论,凝胶化过程中进行的互连粘土血小板网络的结构,而不是通过集群的生长和聚集。
2006-09-26 cond-mat.soft nlin.PS physics.optics
Population-balance description of shear-induced clustering, gelation and suspension viscosity in sheared DLVO colloids
研究通过群体平衡模型揭示剪切流诱导胶体聚并、凝胶化及粘度变化的非平衡动力学机制。
2016-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Leveraging Collective Effects in Externally Driven Colloidal Suspensions: Experiments and Simulations
在这篇综述文章中,我们专注于外部驱动的胶体悬浮液中的集体运动,以及如何利用这些集体效应用于微流体应用。我们强调流体动力学相互作用的主导作用,在自组装,紧急行为,运输和混合性质的胶体悬浮液。一个特别强调的是最近的数值方法来模拟驱动胶体悬浮液在大尺度上。结合实验,他们帮助我们了解紧急动力学,并确定控制参数的个人和集体运动的胶体悬浮液。
2018-10-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Colloidal brazil nut effect in sediments of binary charged suspensions
利用计算机模拟和密度泛函理论计算了荷电二元胶体悬浮液的平衡沉降密度分布。对于去离子的样品,我们预测一个胶体的“巴西坚果”的效果:重的胶体颗粒沉积在上面的较轻的,只要他们的质量,每电荷小于较轻的。这种效应在沉降实验中得到了验证。
2004-01-02 cond-mat.soft
Theory of nonlinear rheology and yielding of dense colloidal suspensions
提出了一种求解稠密悬浮液非线性流动的第一性原理方法,该方法可以描述胶体流体的剪切变稀和胶体玻璃的动态屈服。密度波动的平流起着核心作用,抑制了粒子的束缚,加速了结构弛豫。模式耦合的方法来探索这些影响。
2002-10-22 cond-mat.soft
Phase behavior of colloidal suspensions with critical solvents in terms of effective interactions
本文研究了胶体悬浮液的相行为,其溶剂被认为是经历相分离的二元液体混合物。我们专注于热力学区域的临界点附近的伴随的兼容性差距。在那里,由于胶体颗粒在临界介质中充当空腔,相应的序参量的临界涨落的空间限制导致胶体之间的有效的、所谓的临界卡西米尔力。采用有效的,单组分胶体系统的方法,我们探讨了两个阶段的胶体悬浮液,一个是丰富的,另一个是穷人的胶体颗粒之间的相共存的可能性。这种有效的方法的可靠性进行了讨论。
2012-01-27 cond-mat.soft
Theory and simulation of gelation, arrest and yielding in attracting colloids
我们提出了一些最近的理论和模拟结果,解决在高和低体积分数的胶体凝胶化的现象,在存在的短程吸引力的相互作用。我们讨论了模式耦合理论的能力和适应性,以解决密度和/或动态的强异质性的情况。我们包括一个讨论的影响的吸引力的剪切稀化和屈服行为下流。
2004-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The contribution of Brownian motion to the stress in a colloidal suspension
胶态悬浮液的偏应力通常用Batchelor提出的表达式计算[J. Fluid Mech.83,97- 117(1977)]。我们通过例子表明,在其推导过程中的中心特征,热力学力驱动粒子的密度梯度,是不一致的胶体的运动。提出了一种新的应力表达式。
2020-05-29 cond-mat.soft
Shear Thickening in Concentrated Soft Sphere Colloidal Suspensions: A Shear Induced Phase Transition
本文建立了布朗软球胶体颗粒稠密悬浮液的剪切增稠模型。软球悬浮液的剪切增稠可以解释为剪切诱导的相变。基于稳定胶体颗粒凝聚相变的Landau模型,考虑了序参量涨落与局部应变场的耦合,该模型表明凝结颗粒团的出现(亚临界气泡)通过施加连续剪切扰动,导出了软球悬浮液剪切增稠的临界剪切应力,有着相同的起源。电稳定的胶体悬浮液的实验研究的理论比较证实了所提出的方法。
2015-01-09 cond-mat.soft
Controlling the volume fraction of glass-forming colloidal suspensions using thermosensitive host `mesogels'
控制胶态悬浮液玻璃化转变的关键参数是$φ$,即颗粒所占样品体积的分数。不幸的是,通过改变外部参数来改变$φ$是不可能的,如在分子玻璃形成剂中,\textit{e.g.}温度$T$,除非使用热敏胶体颗粒,如流行的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNiPAM)微凝胶。然而,这些有几个缺点,包括高的变形性,渗透性去溶胀和相互渗透,这使得它们作为模型系统来研究胶体玻璃化转变变得复杂。在这里,我们提出了一个新的系统,其中PNiPAM水凝胶球的~ $100-200 μm$大小悬浮的非变形球形二氧化硅纳米粒子的胶体悬浮液组成。由于介凝胶体积中的$T$诱导的变化,这些非胶体“介凝胶”允许控制二氧化硅纳米颗粒有效可用的样品体积,并因此控制其$φ$。使用光学显微镜,我们首先表明,介凝胶保持其能力,改变尺寸与$T$时,悬浮在Ludox悬浮液中,类似于在水中。然后,我们表明,它们的大小是独立的样品的热历史,这样一个定义明确的,可逆的$T$和$φ$之间的关系可以建立。最后,我们使用空间分辨的动态光散射来证明,在不同的$T$,我们的系统表现出广泛的动态行为在整个玻璃化转变和超越,与一系列不同的二氧化硅纳米粒子悬浮液所表现出的各种$φ$。
2022-03-08 cond-mat.soft physics.chem-ph
Electric double layer of colloidal particles in salt-free concentrated suspensions including non-uniform size effects and orientational ordering of water dipoles
悬浮液在各种静态或交变外场下的响应强烈地依赖于悬浮液中胶体颗粒周围的平衡双电层。无盐悬浮液的理论模型可以通过将非均匀尺寸效应和水偶极子的取向排序忽略在以前的平均场方法,这是基于泊松-玻尔兹曼方法。我们的模型包括非均匀的尺寸效应和水偶极子的取向有序似乎有相当有前途的效果,因为该模型可以预测的现象,如一个沉重的下降,相对介电常数的悬浮液和反分层附近的高电荷胶体颗粒。在这项工作中,我们数值计算得到的电势,反离子浓度和相对介电常数周围的带电粒子在浓缩无盐悬浮液校正的非均匀尺寸效应和取向有序的水偶极子。结果表明,这种修正的价值,中等到高的粒子电荷在每一个粒子的体积分数。我们的结论是,非均匀的尺寸效应和取向有序的水偶极子是必要的新的理论模型的发展,研究在浓胶体悬浮液中的非平衡特性。
2022-02-10 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Equilibrium sedimentation profiles of charged colloidal suspensions
研究了低离子强度下电荷稳定胶体悬浮液的沉降平衡。我们分析了一个简单的泊松-玻尔兹曼理论的基础上的密度分布的渐近行为,并表明,我们可以推导出的有效质量从气压法对应的胶体粒子的实际质量,与以前的研究相反。
1999-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transport properties of monodisperse and bidisperse hard-sphere colloidal suspensions from multiparticle collision dynamics simulations
Auburn University(奥本大学)
通过多粒子碰撞动力学模拟研究单分散和双分散硬球胶体悬浮液的输运性质,发现双分散体系在直径比为2和4时的沉降速度与文献一致,揭示了模拟方法对离散化效应的敏感性。
2026-02-26 cond-mat.soft
Bi-axial shear of confined colloidal suspensions: the structure and rheology of the vorticity-aligned string phase
利用一种新型的双轴共焦流变仪,我们研究了约束条件下剪切胶体悬浮液的结构和流变性。与以前的工作一致[X. Cheng \textit{et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.},2011,109,63],我们在单轴剪切下在中等浓度的胶体悬浮液中观察到涡旋对齐的弦相。使用双轴剪切协议,我们直接操纵的字符串结构的方向和形态。同时,我们使用双轴力测量装置测量了沿流动和涡度方向的悬浮液流变学。我们的研究结果表明,尽管高度各向异性的微观结构,悬浮液粘度保持各向同性和恒定的剪切速率探索。这些结果表明,流体动力学的贡献占主导地位的悬浮液响应。此外,他们强调双轴共焦流变仪的能力,阐明复杂流体的微观结构和流变学之间的关系。
2013-05-31 cond-mat.soft
Charge Renormalization, Thermodynamics, and Structure of Deionized Colloidal Suspensions
在电荷稳定的胶体悬浮液中,高度带电的大离子,由强相关的抗衡离子修饰,携带有效电荷,可以从裸电荷大幅减少(重整化)。修饰大离子之间的相互作用被弱相关的抗衡离子和盐离子屏蔽。胶体悬浮液的热力学和结构性质敏感地依赖于有效电荷和有效屏蔽常数的大小。将有效静电相互作用的电荷重整化理论与单组分模型的蒙特卡罗模拟相结合,计算了去离子胶体悬浮液的渗透压和对分布函数。这种计算实用的方法产生密切的协议与相应的结果从大规模模拟的原始模型到适度的静电耦合强度。
2008-12-10 cond-mat.soft
Self-diffusion in sheared colloidal suspensions: violation of fluctuation-dissipation relation
使用记忆函数形式主义,我们表明,在剪切胶体悬浮液的波动耗散定理的自扩散,即爱因斯坦的自扩散和流动张量之间的关系,是违反,并提出了一种新的方法来衡量这种违反布朗动力学模拟。我们推导出模式耦合表达式的标记粒子摩擦张量和一个有效的,剪切速率依赖的温度。
2004-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A self-consistent renormalized Jellium approach for calculating structural and thermodynamic properties of charge stabilized colloidal suspensions
提出了一种方法,它允许自洽地计算高度带电的水胶体悬浮液的结构和热力学性质。该方法是基于重正化的Jeldinger模型与相关的胶体-胶体关联函数的背景电荷分布。应用该理论计算了含一价电解质悬浮液的关联函数和有效胶体电荷。理论预测与蒙特卡罗模拟吻合得很好。
2009-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Local elastic perturbation of colloidal suspensions near the colloidal glass transition
Saint Joseph’s University(圣约瑟夫大学);MIT Technology Review(麻省理工学院科技评论);Emory University(埃默里大学)
本研究利用磁性探针粒子旋转扰动胶体悬浮液,通过共聚焦显微镜追踪粒子运动,测得不同体积分数下的黏弹性模量,证实连续介质描述适用于胶体样品的小尺度力学分析。
2026-08-06 cond-mat.soft