Wetting and wrapping of a floating droplet by a thin elastic filament
本文以漂浮细弹性丝与不混溶液滴构成的准二维体系为对象,通过接触角测量和几何理论分析,揭示其润湿、力学平衡及无缝包裹机制。
2020-10-09 cond-mat.soft
Theoretical study of line and boundary tension in adsorbed colloid-polymer mixtures
本文对吸附态胶体-聚合物混合物界面势进行了扩展理论研究。为了描述在硬壁附近的胶体-聚合物混合物,使用简单的Cahn-Nakanishi-Fisher自由能泛函。体相行为和基质-吸附物相互作用的自由体积理论与聚合物胶体尺寸比q=0.6和q=1的理想聚合物建模。界面势的构造与帮助下,从一个Fisher-Jin交叉约束。通过操纵交叉密度,可以从自然的、单交叉的剖面获得完整的界面势。线张力在部分润湿制度和沿预湿的边界张力计算从界面电位。线张力具有两种符号,并且随着接触角的增大而减小。线张力在接近一级润湿转变时为正值10^-14 - 10^-12 N,在远离一级润湿转变时,线张力通过零并减小到负10^-14 - 10^-12 N。沿预湿边界张力的计算屈服值从预湿临界点处的零增加到一阶润湿时的线张力值。
2014-06-23 cond-mat.soft
Dynamic solid surface tension causes droplet pinning and depinning
液滴在固体上的接触线会产生纳米级的尖锐表面牵引力。这为研究软聚合物网络的高度局部化和动态表面变形提供了前所未有的工具。在这方面的突出问题之一是粘滑不稳定性,观察到以上的临界速度,在此期间,接触线周期性地depins从自己的润湿脊。固体形变的时间分辨测量是具有挑战性的,动态脱钉的机制仍然难以捉摸。在这里,我们提出了直接可视化的动态润湿脊形成的水扩散的PDMS凝胶。出乎意料的是,发现润湿脊的张开角随速度增加,这不能归因于本体流变学,而是指向固体的表面张力的动态增加。从这一点,我们得出的标准,实验证实了脱钉。我们的研究结果揭示了粘滑过程和新发现的动态表面效应之间的深刻联系。
2018-10-29 cond-mat.soft
Indentation of a floating elastic sheet: Geometry versus applied tension
浮在液体浴上的弹性片的局部加载发生在从坐在睡莲叶子上的青蛙到由地球构造板块支撑的火山的尺度上。负载由板内的应力(其可包括来自例如表面张力的施加张力)和液体中的流体静压力的组合支撑。同时,由于负载,片材变形并且可能起皱。我们研究这个问题的(相对较弱)施加的张力和压痕深度。对于小压痕深度,我们发现,力-压痕曲线是线性的刚度,我们的特点是在所施加的张力和弯曲刚度的片材。在较大的压痕力-压痕曲线变得非线性和板是受一个螺旋不稳定。我们研究了接近屈曲阈值的屈曲不稳定性,并计算了开始时的褶皱数量和开始时的压痕深度,将我们的理论结果与实验进行了比较。最后,我们将我们的结果与以前报道的非常薄,高度可弯曲的膜。
2017-09-01 cond-mat.soft
Active wetting of epithelial tissues: modeling considerations
形态发生、组织再生和癌症侵袭涉及组织形态的转变。由集体细胞迁移(CCM)引起的这些转变已被解释为主动润湿/去润湿转变。在模型系统上考虑了这种现象,例如刚性基底上细胞聚集体的润湿,其中包括细胞聚集体运动和细胞单层在聚集体周围的各向同性/各向异性扩散,这取决于基底刚度和聚集体尺寸。该模型系统将3D上皮聚集体和2D细胞单层之间的转变解释为以下各项的产物:(1)组织表面张力,(2)基质的表面张力,(3)细胞-基质界面张力,(4)界面张力梯度,(5)由CCM引起的粘弹性,以及(6)基质的粘弹性。这些物理参数取决于细胞收缩性和细胞-细胞和细胞基质粘附接触的状态,以及CCM引起的细胞系统的拉伸/压缩。尽管对细胞湿润进行了广泛的研究,但我们仍然不了解这些物理参数之间的相互作用,这些参数会导致细胞重排的振荡趋势。本文综述了这些物理参数在管理的上下文中的上皮聚集体润湿细胞重排。去湿,和建模方法,旨在再现和理解这些生物系统。在这种情况下,我们不仅回顾了以前发表的生物物理模型CCM引起的细胞重排,但也提出了新的扩展这些模型,以指出细胞-基质界面张力和上皮粘弹性之间的相互作用和界面张力梯度在细胞扩散中的作用。
2022-08-26 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Wetting-induced budding of vesicles in contact with several aqueous phases
包封两个液相的囊泡的渗透收缩可导致其中一个相从囊泡体中凸出。该出芽过程之前是膜上的液相之一的完全润湿到部分润湿的转变,并且取决于膜张力和封闭的液相之间的界面张力。这些紧张局势占主导地位,在不同的形态制度,其中的交叉启动萌芽过程。此外,出芽的程度可以通过经由微量移液器的抽吸来控制。我们还证明,如果有两个外部相接触的囊泡,出芽的方向可以逆转。
2012-01-16 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Modeling dynamic surface tension on surfactant-enhanced polydimethylsiloxane (PDMS)
假设:表面活性剂通常被添加到水溶液中,以诱导在原本不光滑的疏水表面上的铺展。或者,它们可以直接引入到固体疏水材料中,如软弹性体,聚二甲基硅氧烷,以诱导自主扩散,而不需要额外的表面或液体改性。考虑到这两种方法的机制之间的相似性,描述表面活性剂水溶液润湿的模型也应该表征表面活性剂-固体系统的润湿。实验:将不同尺寸和化学组成的多种表面活性剂添加到预聚合的PDMS样品中。交联后,在设定的时间点将水滴置于表面上,并记录它们的接触角以跟踪界面张力的时间演变。将多个非线性模型拟合到该数据,分析其参数,并比较每个拟合优度。调查结果:动态表面张力的经验模型被发现比文献中发现的单一建立的模型更好地描述润湿过程。所提出的模型更好地适应较长的时间尺度所引起的缓慢的分子扩散在PDMS中。硅氧烷乙氧基化物表面活性剂诱导更快,更完全的PDMS润湿水比氧辛基酚乙氧基化物。该模型的概括性表征表面活性剂的广泛的物理化学性质被证明。
2021-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Soft wetting ridge rotation in sessile droplets and capillary bridges
本文研究了座滴和毛细桥中软固体层的变形,发现润湿脊的旋转方向由Laplace压力符号决定,为通过弹性毛细作用控制液滴运动提供了新见解。
2024-11-11 cond-mat.soft
Non-wetting drops at liquid interfaces: From liquid marbles to Leidenfrost drops
我们考虑浮动的变形,非润湿液滴的液体界面。我们考虑了液体界面和液滴本身在浮力、密度差和系统内各种表面张力作用下的偏转。我们的研究结果提出了新的见解,一系列的现象,其中发生这样的下降,包括莱顿弗罗斯特液滴和浮动液体弹珠。特别是,我们表明,液体大理石的浮动状态是非常敏感的颗粒覆盖的接口的张力,并建议这种敏感性可能会使这样的实验这些复杂的接口的属性的一个有用的分析。
2017-08-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Tensional wrinkling of thin elastic sheets with two circular holes
Tianjin University(天津大学);University of Oxford(牛津大学);University of Cambridge(剑桥大学);University of Oklahoma(俄克拉荷马大学)
研究薄弹性板双圆孔在张力下的褶皱现象,结合分析与实验,揭示几何对称破缺对褶皱成核、方向和空间范围的影响。
2026-07-15 cond-mat.soft
Effects of Buckling on Stress and Strain in Thin Randomly Disordered Tension-Loaded Sheets
研究了随机无序薄板中裂纹屈曲对应力应变的影响。片材被建模为梁的弹性晶格,其中每个梁具有单独的断裂阈值。一个统计分布的指数尾巴对弱或强的光束被用来产生的阈值和无序的大小可以在零和无穷大之间任意变化。沿晶格的顶行和底行施加单轴力偶,断裂根据应力场与局部强度的比率最强的地方进行。由于破裂是从第一个裂纹随机出现的完整板开始的,因此屈曲的开始和模式根据裂纹的生长位置和方式而变化。对于各种各样的疾病的屈曲板的应力-应变关系进行了比较与非屈曲板。的屈曲的最大外力的非屈曲值的系统可以容忍的破坏前的比率被发现,随着增加的混乱,是相应的位移的比率。
2005-05-27 cond-mat.soft
Wetting transitions of polymer solutions: Effects of chain length and chain stiffness
通过粗粒分子动力学模拟和密度泛函理论计算研究了柔性和半柔性聚合物溶液的润湿和干燥现象。这项研究是基于使用的杨氏方程的接触角,确定所有相关的表面张力的压力张量的各向异性。溶剂质量(或等效的有效温度)系统地变化,而所有其他相互作用保持不变。对于柔性聚合物,润湿转变温度$T_{\rm w}$随链长$N$单调增加,而在远低于$T_{\rm w}$的温度下的接触角与$N$无关。对于半柔性聚合物溶液,$T_{\rm w}$随持续长度非单调变化:最初,$T_{\rm w}$随链刚度的增加而增加并达到最大值,但随后观察到$T_{\rm w}$的突然下降,这与系统的各向同性-均质转变有关。
2021-11-01 cond-mat.soft
Wetting dynamics on lyophilic solid surfaces patterned by lyophobic islands
基于三角梳状周期势,发展了结构固体表面润湿理论。它具有两个匹配参数:有效线张力和表面三相接触线上的摩擦系数。通过对锌液滴在铁表面扩散的动力学研究,验证了该理论的正确性。结果表明,有效线张力为负,对铺展动力学有重要贡献。因此,理论分析表明,位于亲液表面上的疏液图案的存在使得亲液表面完全润湿,即在这种表面上不存在平衡接触角,使得液滴在图案化表面上以薄液层的形式完全扩散。
2013-02-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Anisotropic surface tension of buckled fluid membrane
固体薄板和流体薄膜在侧向压力作用下表现出屈曲。在这里,它揭示了流体膜具有各向异性屈曲表面张力相反,固体片。令人惊讶的是,表面张力垂直于屈曲方向表现出更强的依赖性比平行于它。我们的理论预测支持无网格膜模型的数值模拟。该各向异性张力可用于测量膜的弯曲刚度。研究还发现多层屈曲膜之间存在相同步现象。
2011-06-01 cond-mat.soft
Stochastic Model for the Interaction of Buckling and Fracture in Thin Tension-Loaded Sheets
我们介绍了一个模型的断裂,其中包括平面外的自由度来描述在薄板材料的屈曲。该模型是一个规则的正方形网格的弹性梁,刚性连接的节点,以保持旋转不变性。通过位移控制,在I型加载模式下在晶格的顶行和底行施加单轴力偶,引发断裂。这种方法自然地适合于无序的列入,并使各种各样的断裂行为进行研究,从一个简单的几何不连续性的系统,更复杂的裂纹几何形状和随机开裂。破裂可以从一个预裂纹板或从一个完整的板,其中第一个损伤随机出现,和屈曲开始时,位移矢量包含错位分量变得积极有利的一个没有。在本文中,我们只考虑无无序的中心裂纹板,并包括有关的力场和位移场,以及屈曲响应比的一些结果。目前的重点不是对这种系统进行全面研究,而是发展模型本身。
2005-05-27 cond-mat.soft
Tension-dependent transverse buckles and wrinkles in twisted elastic sheets
我们调查与实验扭转诱导横向屈曲不稳定性的弹性板的长度$L$,宽度$W$,和厚度$t$,这是夹紧在两个相对的两端,而保持在拉伸$T$。在临界张力$T_λ$和临界扭转角$η_{tr}$以上,我们发现,片材以横向于扭转轴的模态数$n \geq 1$弯曲。通过引入可弯曲长度$L_B$和夹持长度$L_{C}(<L_B)$,确定了夹持主导、可弯曲和刚性三种不同的屈曲状态。在刚性区($L>L_B$),我们发现,模式$n=1$的发展以上$η_{tr} \equiv η_S \sim (t/W) T^{-1/2}$,独立于$L$。在可弯曲状态下,$L_{C}<L<L_B$、$n=1$以及$n > 1$出现在$η_{tr} \equiv η_B \sim \sqrt{t/L}T^{-1/4}$上方。这里,我们找到波长$λ_B \sim \sqrt{Lt}T^{-1/4}$,当$n > 1$。这些缩放同意从协变形式的Föppl-冯卡门方程,但是,我们发现,$n=1$模式也发生在一个令人惊讶的大范围内的$L$在可弯曲的制度。最后,在夹紧为主的制度($L < L_c$),我们发现,$η_{tr}$是较高的$η_B$相比,由于额外的加劲引起的夹紧边界条件。
2018-01-31 cond-mat.soft
Surface effect on the wrinkling of an elastic sheet under tension
拉伸弹性薄板的起皱现象被广泛地观察到,并且Cerda和Mahadevan已经提出了褶皱的振幅和波长之间的标度关系。然而,当片材更薄时,应考虑表面效应。本文考虑了表面能的影响,并讨论了与经典理论的差异。一个无量纲参数已被提出来表示的尺寸依赖性。提出了一种考虑表面效应的褶皱表征薄膜力学性能的方法。
2013-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Pressure anisotropy in polymer brushes and its effects on wetting
本文通过粗粒化分子动力学模拟表明,在非混合条件下聚合物刷的接枝诱导横向压缩压力不影响接触角,而湿刷与干刷的界面张力差可由 Young 定律准确描述润湿性。
2023-12-06 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Line tension and reduction of apparent contact angle associated with electric double layers
用解析法和数值法计算了非极性基片上电解质润湿时的线张力。结果表明,根据表观接触角的值,可以获得正或负的线张力值。此外,杨氏接触角和在远离三相接触线的几个德拜长度处测量的表观接触角之间存在显著差异。当将结果应用于水润湿高度带电表面时,可以实现与最近实验中发现的相同数量级的线张力值。因此,提出的理论可能有助于线张力测量的理解,并指出静电线张力的重要性。被强烈依赖于界面电荷密度,静电线张力被发现是可调的通过所涉及的电解质的pH值。作为一个实际的结果,吸附在流体-流体界面的纳米粒子的稳定性预测是依赖于pH值。该理论适用于未来纳入的影响,由于表面活性剂,甚至更大的线张力值可以预期。
2014-11-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
Droplets sitting on thin elastic sheets: A study with the boundary element method
Technische Universität Berlin(柏林工业大学)
采用边界元方法模拟液滴在弹性片上的平衡形状,研究片材厚度、各向同性拉伸和单向拉伸对液滴形态及弹性应力的影响。
2026-05-29 cond-mat.soft
Wetting by active fluids
Soochow University(苏州大学);Department of Physics, Technion – Israel Institute of Technology(以色列理工学院物理系);Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院物理系)
本文提出主动Young-Dupré方程,通过微观机械定义表面张力,解释了活性粒子相互作用中部分润湿现象,揭示了稳定界面的复杂反馈机制及新物理现象。
2026-10-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Static wetting on deformable substrates, from liquids to soft solids
杨氏定律在接触线附近有大量变形的软固体和液体基底上失效。在液体基板上,这是由诺依曼的经典分析,它提供了一个几何结构的界面自由能最小化捕获。在软固体上,总自由能包括弹性的附加贡献。一个线弹性模型,结合了平面外的回复力,由于固体表面张力最近被证明是准确地预测的平衡形状的薄弹性膜,由于一个大的固着液滴。在这里,我们扩展这个模型,以找到基板变形由于任意大小的液滴。虽然宏观接触角与大液滴的杨氏定律相匹配,但它与小液滴的诺依曼预测相匹配。通过固体的表面张力和弹性模量的比率粗略地给出交叉液滴尺寸。在该交叉处,宏观接触角增加,表明基材实际上润湿性较低。对于所有尺寸的液滴,接触线附近的微观行为遵循诺依曼结构,给出局部力平衡。
2012-09-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of line tension on axisymmetric nanoscale capillary bridges at the liquid-vapor equilibrium
从理论上研究了气液平衡时,线张力对两个具有凸、凹和平几何形状的相同基底之间的轴对称纳米尺度毛细管桥的影响。本文用变分法导出了一般轴对称曲面上的修正杨氏接触角方程,该方程考虑了线张力的影响。即使没有线张力的影响,桥可以存在的参数空间也仅限于基底的几何形状。修正的杨氏方程进一步限制了线张力为正时桥的存在空间,因为平衡接触角始终保持有限,不能实现零接触角附近的润湿状态。结果表明,毛细管桥的形成受几何形状和正张力的相互作用的制约。
2019-10-07 cond-mat.soft
Soft wetting and the Shuttleworth effect, at the crossroads between thermodynamics and mechanics
非常柔顺的弹性材料,如薄膜或软凝胶,在被液滴润湿时会变形。通常认为,“软润湿”中的固体毛细作用可以用与液体表面张力相同的方法来处理。然而,固体界面的物理化学本身受到相对于弹性参考状态的任何变形的影响。这引起了在液体中没有对应物的现象:机械表面应力不同于表面中的过量自由能。在这里,我们指出了一些引人注目的后果,这种“夏特沃斯效应”的上下文中的润湿变形基板,如外观的弹性奇点和非常规的毛细管力。我们提供了一个软润湿(微观和宏观,力学和热力学)的不同观点之间的综合,并指出在该领域的关键开放问题。
2019-09-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Localized tension-induced giant folding in unstructured elastic sheets
研究发现各向同性非结构化弹性薄板在局部单轴张力下可产生巨型横向折叠,并通过标度律、实验与模拟揭示其张力转压缩的几何机制。
2025-04-03 cond-mat.soft physics.app-ph
Collective behavior in a granular jet: Emergence of a liquid with zero surface-tension
我们使用非粘性颗粒材料进行类似于“水钟”实验。当许多颗粒宽的颗粒状材料的射流从固定的圆柱形目标反弹时,它变形成尖锐限定的薄片或圆锥体,其形状模仿具有零表面张力的液体。当射流横截面中的颗粒数量减少时,颗粒材料的颗粒性质变得明显,并且出现的片和锥变宽并逐渐分解成宽的喷雾。这个实验在相对论重离子对撞机上金离子碰撞产生的夸克-胶子等离子体的行为中也有对应的实验。在那里,高密度的颗粒间碰撞产生了也被描述为液体的集体行为。
2007-06-14 cond-mat.soft
Wetting States of Two-Dimensional Drops under Gravity
本文提出了二维液滴在重力作用下的杨-拉普拉斯方程的解析模型。受Landau和Lifshitz(1987)的开创性工作的启发,我们推导出了任意接触角和液滴体积的液滴在平面上的轮廓的解析表达式。进一步扩展了倾斜表面上液滴的润湿理论,揭示了接触线对液滴润湿状态的关键作用:(1)当接触线完全钉扎时,液滴的前进、后退接触角和形状可以由预定的液滴体积、滑动角和接触面积唯一确定,而不依赖于Young接触角;(2)当液滴具有可动接触线时,由于表面张力与重力的竞争,液滴将达到自由能最小的润湿状态。我们的理论与数值结果非常吻合。
2017-06-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Equilibrium states of a liquid bridge between flexible sheets
本研究探究两端夹持柔性薄片间液滴的平衡态,分类平行薄片下的多平衡态并识别突变特征,发现非平行柔性薄片间完全润湿液滴可在中部平衡,且能延迟或阻止通道塌陷,为微器件细长结构的表面张力防护提供了新机制。
2024-07-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The geometry and wetting of capillary folding
毛细管力涉及各种自然现象,从液滴破裂到云的物理学。如果涉及的长度尺度足够小,则来自表面张力的力也可以在工业应用中被利用。最近的实验研究表明,如何利用毛细作用折叠平面结构成三维配置,通过选择性地熔化聚合物铰链连接,否则刚性的形状。在本文中,我们使用理论计算来量化的几何形状和流体润湿的最终折叠状态的作用。考虑在二维和三维折叠,研究可能的接触角滞后的亲水性和疏水性的情况下,并解决的形状被折叠成连续无限的,有限的,弯曲的,扭结的,弹性的,我们能够推导出一个概述的几何参数空间可用于毛细管折叠。
2014-03-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mechanical Properties Of Fluctuating Elastic Membranes Under Uni-Axial Tension
原子级薄片,如石墨烯,广泛用于纳米技术。最近,它们也被用于包括kirigami和自折叠折纸在内的应用中,在这些应用中,了解它们如何响应外部负载变得非常重要。基于此,我们采用自洽屏蔽分析方法和分子动力学模拟研究了各向同性薄板对单轴拉伸的响应。以前,它表明,对于自由悬挂的片材热波动有效地重新归一化弹性常数,这成为规模依赖于超过一个特征的热长度尺度(几纳米的石墨烯在室温下),超过该弯曲刚度增加,而在平面弹性常数减少与普适幂律指数。对于单向拉伸的薄板$σ_{11}$,我们发现,在应力依赖的长度尺度之外,有效的面内弹性常数变得各向异性很强,并且沿单轴应力轴和正交于单轴应力轴的方向上的尺度不同,而弯曲刚度在应力依赖的长度尺度之外不会表现出任何反常行为.此外,对于中等张力,我们发现一个普遍的非线性应力应变关系。对于大的单轴张力,裸弹性材料的杨氏模量恢复。
2022-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Analytical prediction of electrowetting-induced jumping motion for droplets on textured hydrophobic substrates: Effects of the wetting states
该研究基于能量守恒建立闭式与统一公式,解析预测平面及纹理疏水表面上 Cassie-Baxter 与 Wenzel 状态液滴的电润湿诱导跳跃速度。
2020-07-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Wetting and Capillary Condensation in Symmetric Polymer Blends: A comparison between Monte Carlo Simulations and Self-Consistent Field Calculations
我们提出了一个定量的比较广泛的蒙特卡罗模拟和自洽场计算的相图和润湿行为的对称,二元(AB)聚合物共混物限制到一个薄膜。平壁通过短程相互作用吸引一个组分。受限共混物的临界点被转移到较低的温度和较高浓度的组分与较低的表面自由能。接近临界点的双结点与大体积相比是平坦的,并且在中间温度下表现出凸曲率-半无限系统中润湿转变的签名。调查的毛细管波动的界面结合到壁的频谱,我们发现的界面张力的位置依赖性的证据。这伴随着界面轮廓从其本体形状的扭曲。使用一个扩展的合奏,其中的单体-壁相互作用是一个随机变量,我们准确地测量组件之间的表面能的差异,并确定通过Young方程的润湿转变的位置。的Flory-Huggins参数在强的一阶润湿转变发生时是独立的链长和增长的二次集成壁单体相互作用强度。我们估计预湿线的位置。预润湿表现在非常厚的膜的相图中的三相点中,并且引起润湿转变稍上方的非晶层的失稳去湿。我们通过动态蒙特卡罗模拟研究去湿的早期阶段。
1998-05-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Disclinations, e-cones, and their interactions in extensible sheets
研究了带状弹性薄板拉伸和扭转时拓扑缺陷的成核、生长和空间组织。奇异性被发现自发地安排在一个三角形晶格中的形式的顶点连接的拉伸脊,导致在一个自硬化的结构。顶点被证明是负向错或e-锥发生在具有负高斯曲率的片材中,与零高斯曲率的片材中的d-锥形成对比。我们发现的褶皱宽度的带状物的增长是一致的远离阈值的方法,假设一个压缩自由的基本状态。该系统被发现显示出从一个政权的过渡,其中波长是由带状几何形状,它是由其弹性作为一个函数的比例所施加的张力的弹性模量和横截面积的带状。
2016-01-04 cond-mat.soft
Viscous control of peeling an elastic sheet by bending and pulling
粘性流体在弹性片材下方的传播由剥离前的局部动力学控制,与前体膜上的液滴的毛细管驱动扩散非常相似。在这里,我们确定一个通用的弹性剥离问题的传播规律在不同的限制剥离弯曲和剥离拉,并将我们的研究结果的径向传播的流体泡在一个薄的预湿膜。对于相对于板厚度的小变形的情况,剥离由弯曲驱动,导致径向生长为$t^{7/22}$。实验结果再现的传播行为和弯曲波在前面。对于相对于片材厚度的大变形,泡罩帽的拉伸和随之产生的张力可通过弯曲或通过在前部拉动来驱动剥离,两者均导致径向生长为$t^{3/8}$。在这一制度,详细的预测给出了极好的协议和解释以前的实验测量中的拉伸制度在弹性Hele-Shaw细胞\cite{puzovic-2012}的扩展。
2014-01-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Chemomechanical motility modes of partially wetting liquid droplets
本文提出了一个热力学一致模型,揭示了自催化表面活性剂、Marangoni效应与润湿动力学耦合下的液滴自驱动运动模式及其分岔机制,为仿生液滴及化学活性相分离系统提供理论参考。
2025-09-17 cond-mat.soft nlin.AO physics.flu-dyn
A tug-of-war between stretching and bending in living cell sheets
拉伸和弯曲变形之间的平衡表征薄弹性片的形状转变。当拉伸在拉伸中占主导地位时,弯曲在突然屈曲过渡后的压缩中占主导地位。最近,在悬浮的活上皮单层中的实验结果已经表明,由于分子马达在上皮的厚度$e$上产生的表面应力的不对称性,这种组织的自由边缘自发地卷曲出平面,结果在平面内拉伸片。这表明弯曲和拉伸之间的竞争决定了组织边缘的形态。在这项研究中,我们使用非欧几里德板的框架,将主动预应变和自发曲率的弹性薄壳理论。我们表明,当自发弯曲的纸张规模像$1/e$,拉伸和弯曲能量具有相同的缩放在一个消失的小厚度的限制,因此都竞争,在一种方式,是不断改变的外部张力,以定义的三维形状的组织。
2020-06-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
Statics of polymer droplets on deformable surfaces
采用球-弹簧模型的分子动力学模拟,研究了聚合物液滴在软变形表面上的平衡性质。该表面由聚合物刷组成,该聚合物刷具有不可逆地末端拴系到平坦固体基底上的线性均聚物链。我们通过改变接枝密度来调节表面的柔软度。液滴由各种链长的珠弹簧聚合物组成。首先,这两个系统,刷和聚合物液体,进行了独立的研究,以确定其静态和动态性能。特别是,使用AFM实验的数值实现,我们测量的剪切模量的刷子表面和比较的结果,理论预测。然后,我们研究了具有不同接触角的聚合物液滴在不同柔软度的基底上的润湿行为。密度分布揭示,在一定条件下,形成的润湿脊下的三相接触线。帽形液滴和圆柱形液滴也进行了比较,以估计线张力相对于液滴尺寸的影响。最后,模拟的结果进行了比较,占的表面张力和软基板的顺应性的现象学的自由能计算。取决于表面/液滴相容性、表面柔软度和液滴尺寸,观察到两种制度之间的过渡:从液滴表面能平衡与表面的粘附力的一种制度,这是经典的Young-Dupré润湿制度,到粘附力、液滴和表面弹性能之间发生耦合的另一种制度。
2011-07-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
Capillary Fluctuations and Film-Height-Dependent Surface Tension of an Adsorbed Liquid Film
我们对吸附液体的结构和动力学的理解在很大程度上依赖于毛细波哈密顿量,但这个模型仍然缺乏彻底的测试。在这里,我们研究了具有短程力的液体薄膜吸附在固体上表现出范德华相互作用的毛细波波动。我们表明,第一次测得的毛细管波频谱上面的一阶润湿过渡提供了一个界面势与热力学积分的独立计算一致。然而,表面张力表现出一个振荡膜厚的依赖性,揭示了迄今为止未被注意到的毛细波加宽机制超越单纯的界面位移。
2013-09-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Wrinkling instability in unsupported epithelial sheets
研究无支撑上皮单层的弹性,推导出由顶端-基底表面张力差异驱动起皱的精确理论,揭示组织自主控制表面图案长度尺度的新机制。
2023-04-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Capillary imbibition in a diverging flexible channel
研究两端固定柔性薄片间的毛细渗吸,发现弹性使发散柔性通道比平行通道填充更快,并给出避免坍塌的临界刚度和最优倾斜角。
2023-08-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydroelastic wake on a thin elastic sheet floating on water
本文研究了沿浮于深水表面的弹性薄板作匀速运动的扰动所产生的水弹性尾流。使用高分辨率的互相关成像技术,我们的特点波作为扰动速度的函数,对于不同的片材厚度。水弹性波频散关系的一般理论表达式包括重力、弯曲和拉伸三个分量。独立地测量片材中的弯曲模量和张力。实验数据与理论计算结果吻合较好。
2018-06-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Bursting of Dilute Emulsion-Based Liquid Sheets Driven by a Marangoni Effect
我们研究了在空气中膨胀的薄液体片的不稳定机制,并表明稀水包油乳液基片通过成核和生长的孔,包围片崩解。孔外板的速度场和厚度场不受孔的扰动,开孔遵循泰勒-库里克定律。我们发现,一个预孔,加宽和变薄的片随着时间的推移,系统地先于孔成核。预孔的生长动力学遵循理论上预测的由于Marangoni应力而在较高表面张力的另一液体上的液体扩散的规律。经典的Marangoni扩散实验定量地证实了我们的发现。
2015-11-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Biaxial extensional viscous dissipation in sheets expansion formed by impact of drops of Newtonian and non-Newtonian fluids
我们研究了由简单牛顿流体或高分子水溶性聚合物链的溶液组成的自由膨胀液体片。一个薄片是由落在覆盖有一层液氮的石英板上的冲击产生的,由于反向莱顿弗罗斯特效应,液氮层抑制了剪切粘性耗散。片材径向膨胀,直到达到最大直径,随后后退。实验表明存在两种膨胀状态:毛细状态,其中最大膨胀由表面张力力控制并且不依赖于粘度,以及粘性状态,其中膨胀随着粘度的增加而减小。在粘性制度,片材膨胀聚合物样品是强烈增强相比,牛顿样品具有可比的零剪切粘度。我们发现,牛顿和非牛顿流体的数据崩溃的一个独特的主曲线,其中最大的膨胀因子绘制对相关的有效双轴拉伸Ohnesorge数,取决于流体密度,表面张力和双轴拉伸粘度。对于牛顿流体,该双轴拉伸粘度是剪切粘度的六倍。相比之下,对于非牛顿流体,确定了特征性的Weissenberg数依赖的双轴拉伸粘度,这与文献中报道的聚合物液体的双轴拉伸流动的实验和理论结果定量一致。
2020-04-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Geometry-driven folding of a floating annular sheet
由于自接触、几何非线性和大量低能态的复杂性,预测弹性薄板的大幅变形是困难的。我们研究了一个简单的二维设置在空气-水界面上浮动的环形聚合物片受到不同的张力的内部和外部边缘。薄片折叠和起皱成许多不同的形态,打破了轴对称。这些状态可以在最近的几何方法中理解,该方法用于通过极值化适当的面积泛函来确定极度可弯曲但不可伸展的片材的总体形状。我们的分析解释了显着的功能,所观察到的褶皱和折叠形状之间的屈曲过渡是不敏感的弯曲刚度的片材。
2016-12-22 cond-mat.soft nlin.PS
Relaxation of nonspherical sessile drops towards equilibrium
我们提出了一个理论研究有关最近的实验固着液滴的聚结。本文研究了在表面张力作用下,球形液滴在平面上向平衡态弛豫的动力学。对于这种非球形液滴在部分润湿条件下,动态接触角沿接触线变化。我们提出了一种新的非局部方法的润湿动力学,接触线速度取决于整个滴的几何形状。我们比较我们的结果与传统的方法,其中的接触线速度仅取决于动态接触角的局部值。还讨论了表面缺陷对接触线钉扎的影响。
2016-01-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A note on the effective slip properties for microchannel flows with ultra-hydrophobic surfaces
一种类型的超疏水表面由具有凹槽阵列的固体平面边界组成,由于表面张力的作用,所述凹槽阵列防止壁的完全润湿。当凹槽与流动对齐时,效果最大。凹槽中的液体和气体之间的压力差导致液体表面的弯曲,该弯曲受到表面张力的抵抗。本文研究了这种表面变形的影响。从理论上分析了曲率对有效滑移长度的修正,并与现有数据和有关数学模型进行了比较。
2006-11-04 cond-mat.soft nlin.SI physics.flu-dyn