Elastic collapse in disordered isostatic networks
均衡网络的刚性最小，因此一般具有非零弹性模量。规则的均衡网络在大尺寸的极限下具有有限的模量。然而，数值模拟表明，所有的弹性模量的几何无序均衡网络的系统尺寸趋于零。这对位置无序和拓扑无序都是正确的。在大多数情况下，弹性模量下降的系统尺寸的逆幂律。在有向均衡网络中，正方形和立方晶格是其特例，其模量随网络尺寸呈指数下降。对于这些，所观察到的弹性弱化可以定量地描述在乘法增长的应力与系统的大小，从而引起的体积和剪切模量的顺序exp{-bL}。球填料的情况下，只接受压缩接触力，被认为是单独的。有人认为，这些有一个有限的体积模量，因为特定的相关性，在接触障碍，压缩性的约束。我们讨论为什么他们的剪切模量，然而，再次为零的大尺寸。提出了一个定量模型，描述了数值测量的剪切模量，无论是作为加载角和系统尺寸的函数。在所有情况下，如果存在密度p>0的过约束，例如当填料因压缩而变形时，或者当玻璃在其均衡组成窗口之外时，所有渐近模量变为有限。对于具有周期性边界条件的方形网络，这些条件的阶为sqrt{p}。对于有向网络，弹性模量为exp{-c/p}阶，表明存在1/p阶的“均衡长度尺度”。
2012-01-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Relative variations of nonlinear elastic moduli in polystyrene-based nanocomposites
在本文中，我们应用的方法的基础上分析的声波速度的变化在静态应力下的三阶弹性模量的测量在三个聚苯乙烯基纳米复合材料与不同的填料：SiO2颗粒，埃洛石天然小管，和炭黑颗粒。通过相同的技术制造的样品和我们的数据提供信息的非线性性能的相对变化所造成的添加的填料的复合材料。复合材料获得的数据进行了比较，与商业级聚苯乙烯。分析了不同填料复合材料非线性弹性模量的变化规律。结果与理论预测定性一致。
2020-05-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Local structure controls shear and bulk moduli in disordered solids
用于研究物质力学响应的范例模型系统是点原子的随机网络、随机球填充或简单晶格，所有这些模型都假设粒子/原子之间的中心力相互作用。这些模型中的每一个都在空间排列和粒子之间的相关性方面有所不同。反过来，这反映在剪切（G）和压缩（K）弹性模量的广泛不同的行为中。以G、K和它们的比率编码的宏观弹性与微观晶格结构/有序之间的关系尚不清楚。我们提供了一个定量的分析之间的联系的局部取向秩序和弹性的模型非晶态固体具有不同的内部微观结构，侧重于两个相反的限制包装（强排斥体积）和网络（无排斥体积）。该理论预测，在包装，局部取向秩序，由于排除体积导致较少的非亲和性（更软或更大的刚度）压缩下比剪切下。这导致G/K值较低，这是一种缺乏微观解释的有据可查的现象。该理论还提供了一个很好的一个参数描述的弹性压缩乳液在较宽的范围内的包装分数与实验数据相比。
2016-01-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Generalized two-body self-consistent theory of random linear dielectric composites: an effective-medium approach to clustering in highly-disordered media
在自洽框架下研究了二体偶极相互作用对二元、对称、随机介质复合材料有效介电常数/电导率的影响。通过任意地分裂电场的格林张量的奇异性，我们引入了一个额外的自由度的问题，在一个未知的“内部”去极化常数的形式。两个耦合的自洽方程确定后者和介电常数的介电对比度和体积分数。其中一个将通常的相干势条件推广到可极化物质元素的单相团簇之间的多体相互作用，而另一个则确定了团簇嵌入的有效介质。后者通常不同于总介电常数。所提出的方法允许多体校正的Bruggeman-Landauer（BL）计划在多散射框架中处理。四个参数被用来调整自洽的程度，并在一个示意性的几何方式来表征集群。给定这些参数，所得到的理论是“精确的”二阶的体积分数。对于合适的参数值，合理的优秀协议之间的理论和模拟的随机电阻网络和像素无序阵列在两个和树的维度，在整个范围内的体积分数。与模拟数据进行比较，使用“有效”的标量去极化常数，构成了一个非常敏感的指标偏离BL理论。
2012-06-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Anderson localization of composite particles
我们研究了复合量子粒子的平移自由度和内部自由度之间的耦合对它们在随机势中局域化的影响。我们发现，由于量子态的纯度对参与率的倒数施加了上限，两个自由度之间的纠缠削弱了局域化。我们对一维无序晶格中受简谐力约束的两粒子系统和二维无序晶格中的刚性转子系统进行了数值计算。我们说明，耦合有一个戏剧性的本地化性能的影响，即使有少量的内部状态参与量子动力学。
2021-06-14 cond-mat.dis-nn quant-ph
Elastic heterogeneity, vibrational states, and thermal conductivity across an amorphisation transition
无序固体表现出不寻常的性质，他们的振动状态和热导率。最近的进展已经很好地建立了“弹性异质性”的概念，即，无序材料表现出空间不均匀的弹性模量。在本研究中，我们利用分子动力学模拟，逐渐将“无序”引入数值系统，以控制其模量的不均匀性。该系统从一个完美的结晶状态开始，逐渐转变为越来越无序的结晶状态，最后经历结构非晶化。我们独立监测的弹性异质性，振动状态，和整个过渡的热导率，并表明弹性模量的异质性是很好的相关性振动和热异常的无序系统。
2014-01-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Elastic properties of a tungsten-silver composite by reconstruction and computation
我们从实验二维图像统计重建了钨银复合材料的三维模型。在25- 1060 ° C的温度范围内，使用有限元法计算模型的有效杨氏模量（$E$）。计算结果与实验数据吻合较好。作为一个测试案例，我们已经重建的微观结构和计算的模量的重叠球模型。重建和重叠的球体模型是双连续（非颗粒）介质的示例。模型的计算模量一般不与自洽方法的预测很好地吻合。我们还评估了三点变分边界上的杨氏模量的模型使用的结果Beran，Molyneux，米尔顿和Thien。如果两相的性质相似（$1/6 < E_1 /E_2 < 6$），则测量数据接近上限。
1999-01-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Fracture of disordered solids in compression as a critical phenomenon: II. Model Hamiltonian for a population of interacting cracks
为了获得无序固体介观区域中二维裂纹图案的概率分布，论文I的形式主义要求开发将裂纹图案（或状态）与其形成能相关联的函数形式。这里的裂纹状态定义的序参量字段表示在一个离散的正方形网络上的每个站点的裂纹的存在和方向。相关联的哈密顿量表示将未开裂的介观体积引入该状态所需的总功，其在初始淬火无序上平均。裂纹的作用是产生在其弹性模量中具有内部不均匀性的介观体积。为了模拟哈密顿量，确定对应于给定裂纹分布的有效弹性模量，其包括裂纹与裂纹的相互作用。相互作用项完全负责在论文III中分析的本地化转变。裂纹张开能与这些有效模量通过格里菲斯的标准，建立在文件I。
2002-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Coupling of (ferro)electricity and magnetism through Coulomb blockade in Composite Multiferroics
复合多铁性材料是指具有铁电性、磁性和强电子关联相互作用的材料。典型的例子-磁性纳米颗粒嵌入铁电基体中。铁电和铁磁自由度的耦合是由于铁电基体对交换耦合常数的影响，通过屏蔽晶粒内和晶粒间的库仑相互作用。冷却典型的磁性材料，有序状态出现在比无序状态更低的温度下。我们表明，在复合多铁性有序磁相可能会出现在更高的温度比磁无序相。在非磁性材料中，这种行为被称为逆相变。
2015-05-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Rigid Graph Compression: Motif-based rigidity analysis for disordered fiber networks
利用颗粒尺度模型精确描述宏观行为中的性能增强和相变是复合材料材料科学中的一个主要工程挑战。为了解决其中的一些挑战，我们使用刚性的图论性质来模拟具有刚性棒状颗粒的复合材料中的机械增强。我们开发了一种高效的算法方法，称为刚性图压缩（RGC）来描述从软盘到刚性无序纤维网络（“杆铰链系统”），形成在许多复合材料系统的增强相的过渡。为了在坚实的理论基础上建立RGC，我们采用刚性拟阵理论来识别原始拓扑网络基序，这些基序作为将相互作用的刚性部件组成更大的刚性部件的规则。这种方法是计算效率和稳定的，因为RGC只需要拓扑信息杆相互作用（编码的稀疏未加权网络），而不是几何细节，如杆的位置或成对的距离（如刚性拟阵理论所要求的）。我们进行模拟的二维杆铰链系统的数值实验，以证明RGC密切接近刚性渗流阈值为这样的系统，通过比较卵石游戏算法（这是准确的二维）。重要的是，尽管卵石博弈是从拉曼条件推导出来的，并且只在二维中有效，但RGC方法自然地扩展到更高的维度。
2017-11-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Theoretical Prediction of the Effective Dynamic Dielectric Constant of Disordered Hyperuniform Anisotropic Composites Beyond the Long-Wavelength Regime
本文利用强对比展开式的二阶截断，预测无序超均匀各向异性复合材料在长波长区域外的有效介电常数，验证其精度并揭示隐形超均匀介质的完美透明性，为逆向设计奠定基础。
2023-12-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structure-Property Correlations in Model Composite Materials
本文研究了由高斯随机场和重叠空心球构成的模型随机复合介质的有效性质（电导率、扩散率和弹性模量）。在模型中产生的形态表现出较低的渗流阈值，并给出了在许多类复合材料中观察到的复杂微观结构的现实表示。模型的统计关联函数推导出来，并用于评估每个属性的严格界限。有效电导率的模拟是用来证明的界限的适用性。讨论了影响复合材料性能的关键形态特征。
1999-02-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Relation of vibrational excitations and thermal conductivity to elastic heterogeneities in disordered solids
在晶体中，分子围绕周期性晶格位置热振动。振动运动可以用声子来理解，声子携带热量并控制热量传输。在无序固体中，情况明显不同，其中振动激发不是声子，甚至可以是局域的。最近的数值计算工作建立了弹性不均匀性的概念：无序固体显示不均匀的局部力学响应。显然，弹性性质的非均匀性强烈影响振动和热性质，预计它是异常特征的起源，包括玻色子峰，振动局域化和热导率的温度依赖性。这些都是材料物理学中长期存在的关键问题，我们将在本工作中解决这些问题。我们已经考虑了一个玩具模型，通过引入越来越多的尺寸无序，能够稳定不同的物质状态。通过分子动力学模拟生成的相图包括具有空间均匀弹性模量分布的完美结晶状态、具有增加的模量不均匀性的多个缺陷相以及最终的一系列非晶态。我们已经建立了明确的非均匀局部力学响应，振动状态和热导率之间的相关性。我们提供的证据表明，弹性不均匀性控制振动和热性能，是一个关键的概念，以了解无序固体的异常令人费解的功能。
2016-10-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Spatial Distributions of Local Elastic Moduli Near the Jamming Transition
无序系统中纳米尺度力学响应的研究进展突出了弹性模量的强烈不均匀性。在这篇文章中，我们使用计算机模拟，研究了非热非晶态固体的弹性不均匀性，由各向同性的，静态的，球填料，附近的干扰过渡。我们采用的技术，基于线性响应方法，是经得起实验。我们发现，当地的弹性模量是随机分布在空间中，并描述高斯概率分布，从而缺乏任何显着的空间相关性，一直持续到过渡点。然而，剪切模量的波动增长的干扰阈值的接近，这是一个新的幂律标度的特点。通过这种发散的行为，我们能够确定一个特征的长度尺度，与剪切模量的不均匀性，区分散装和本地的弹性响应。
2016-02-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Universal scaling for disordered viscoelastic matter II: Collapses, global behavior and spatio-temporal properties
无序粘弹性材料是普遍存在的，并表现出迷人的不变标度特性。在另一篇文章中，我们对无序弹性系统在刚开始时的动态磁化率的临界行为提出了全面的新结果。在这里，我们提供了额外的细节，推导出的奇异缩放形式的纵向响应附近的堵塞和刚性渗流。然后，我们讨论与这些形式相关的全球方面，并使无阻尼和过阻尼动力学在刚性和松弛阶段的标度崩溃图。我们还推导出临界指数，不变的标度组合和分析公式的通用标度函数的几个数量，如横向和密度响应，弹性模量，粘度，和关联函数。最后，我们讨论了尝试性的实验方案来测量这些行为的胶体悬浮液。
2022-02-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal Properties of Linear Magnetoresistance in Strongly Disordered Semiconductors
线性磁阻在半导体中发生，作为强电无序的结果，并且其特征在于与所施加的磁场成比例的非饱和磁阻。通过对无序MnAs-GaAs复合材料的研究，发现线性磁电阻（LMR）的大小在很宽的范围内与载流子迁移率数值相等，且与载流子密度无关。这种行为是对霍尔效应的补充，霍尔效应与迁移率无关并取决于载流子密度。此外，LMR似乎对无序的细节不敏感，并指出了经典LMR的普遍解释，可以应用于其他材料系统。
2010-07-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Path Integral Approach to Strongly Nonlinear Composite
我们用泛函方法研究了强非线性无序介质。我们精确地解决了在线性主机的非线性杂质的问题，我们得到了一个Bruggeman式的有效非线性极化率。该公式在线性情况下简化为通常的Bruggeman有效介质近似，并具有以下特点：（i）它再现了弱对比度展开到二阶;（ii）渗流阈值附近的有效介质指数为$s=1$，$t=1+κ$，其中$κ$是非线性指数。最后，我们给出了以前数值计算量的解析表达式。
2000-05-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Magnetoresistance of Three-Constituent Composites: Percolation Near a Critical Line
利用标度理论、对偶对称性和随机网络模型的数值模拟研究了具有无序柱状微结构的金属/绝缘体/理想导体复合材料的磁电阻。相图被发现有一个临界线，分离区域的饱和和非饱和磁阻。描述这条线的渗流问题是各向异性渗流的推广。确定了渗流阈值t = s = 1.30 ± 0.02，nu = 4/3 ± 0.02，与二维各向同性渗流相同。我们还确定了表征临界依赖于磁场的指数，并从数值上证实了nu与各向异性无关。我们提出并测试了一个完整的标度描述的临界线附近的磁阻。
2001-07-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Tunneling and percolation transport regimes in segregated composites
本文研究了隔离导体-绝缘体复合材料中的电子输运问题。在隔离导体-绝缘体复合材料中，导电粒子通过隧穿电导相互连接，从而形成一个整体的隧穿连接电阻网络。隔离是由大绝缘颗粒的存在下，禁止小得多的导电填料均匀地占据复合材料的三维体积诱导。通过考虑导电相的胶体状和颗粒状分散体，分别用连续体和晶格中的分散体建模，我们用蒙特卡罗模拟评估了偏析对复合电导率σ的影响，并表明应用于隧道网络的有效介质理论准确地再现了蒙特卡罗结果。该理论阐明了在连续介质中偏析的主要作用是减小平均粒子间距离，导致电导率的强烈增强。在晶格偏析的情况下，电导率的增强，而不是由第一和超越第一近邻的渗流阈值的降低。我们的研究结果推广到隔离复合材料的隧道为基础的描述之前介绍的均质无序系统的逾渗和跳跃制度。
2012-01-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Robust Scaling of Strength and Elastic Constants and Universal Cooperativity in Disordered Colloidal Micropillars
研究了由3和6 μ m聚苯乙烯颗粒组成的双分散胶体自支撑微柱的单轴压缩行为。限制柱的机械退火使得能够改变胶体玻璃的相空间中的填充分数。测得的归一化强度和弹性模量的退火独立微柱跨越几乎三个数量级，尽管类似的塑性形态受剪切带。我们测量了极限强度和弹性常数之间的稳健相关性，该相关性不随相对湿度变化，这意味着$\sim$ 0.01的临界应变与金属玻璃（MG）中观察到的应变惊人相似[WL约翰逊，K. Samwer，Phys. Rev. Lett. 95，195501，2005]并暗示了协作塑性形变的普遍模式。我们估计的特征应变的基础合作塑性事件，考虑所需的能量，以创建一个Eshelby椭圆形夹杂在弹性矩阵。我们发现，特征应变是相似的，发现在实验和模拟中的其他无序固体具有不同的键合和颗粒尺寸，这表明一个通用的标准，在玻璃材料的弹性到塑性转变的能力有限的塑性流动。
2014-08-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Mechanical and dielectric response of microcomposites of the type: ferroelastic-dielectric
本文研究了铁弹-介电型微复合材料的动态介电和力学响应。夹杂物与基体的相互作用对复合材料的力学模量有影响。我们已经研究了由材料M和另一种材料I组成的复合材料的机械响应，其中存在颗粒的机械模量的分散。铁弹基体中介电材料的夹杂物对微复合材料的介电响应有影响。我们已经找到了条件，夹杂物的介电响应的增强效果。正交$ Al_{2}(WO_{4})_{3}$中的低频介电常数和介电损耗的结果表明，对于多晶材料，其中空隙起介电材料的作用，它们的线性增加依赖于增加静水压力p。这些事实在我们的理论中定性地解释。
2021-08-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Universal scaling in disordered systems and non-universal exponents
电场对无序系统导电性的影响是一个古老的问题，但在很大程度上尚未解决。实验涵盖了各种各样的系统-无定形/杂质半导体，导电聚合物，有机晶体，锰氧化物，复合材料，金属合金，双钙钛矿-从强局域系统到弱局域系统，从强相关到弱相关系统。理论奇怪地未能预测任何普遍的趋势，导致不同的系统有不同的理论。在这里，我们讨论了一个单参数的缩放，最近被发现给一个系统的帐户的场依赖性电导在两个不同的，强烈的本地化系统的导电聚合物和锰氧化物。的非线性指数，\textit{x}与缩放被发现是非普遍的，并表现出结构。对于二维（2D）弱定域系统，非线性指数\textbf{\textit{x}}为$\geqslant 7$，并且与薄层电阻大致成反比。现有的弱局部化理论证明是足够的，并推导出一个完整的标度函数。在二维强定域系统中，揭示了温度诱导的标度-非标度转变（SNST）。对于三维（3D）强定域系统，指数位于-1和1之间，并且令人惊讶地是量子化的（\textit{x} $\approx$ 0.08 \textit{n}）。这是一个严重的理论挑战。各种结果与现有理论的预测进行了比较。
2014-03-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
