Rupture dynamics of flat colloidal films
在这里，我们报告的实验结果在很大范围内的体积分数，0.00 $\le ϕ\le$ 0.47的平面胶体膜的破裂。使用恒定的流体体积形成膜，用针破裂，并使用高速相机记录。我们发现，胶体膜破裂的方式定量类似于牛顿流体，甚至进入剪切稀化制度。这些结果与牛顿膜破裂的众所周知的机制一致，其中破裂边缘向外滚动收集更多的流体，因此膜破裂是无剪切的过程。然而，在受控湿度条件下自发破裂的情况下，同样致密的胶体膜显示出异国情调的不稳定性，让人联想到膜表面上的织物。这些不稳定性是不存在的手动破裂的电影。我们假设，这些不稳定性发生时，薄膜厚度变得薄到足以与胶体颗粒的大小，由于膜排水自发破裂。因此，虽然非牛顿流动特性不影响足够厚的膜的膜破裂动力学，微观结构的效果在较薄的膜具有显着的后果。
2022-09-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Slippage of Newtonian liquids: Influence on the dynamics of dewetting thin films
牛顿液体在固体基质中的滑移是一种新发现的现象，其原因至今仍有争论。本文提出了一种新的分析方法来提取滑移长度。对于需要在低泵送功率下获得高通量的微流体装置而言，增强液体的滑移是一个重要的问题。研究了短链液态聚苯乙烯（PS）薄膜在非润湿固体基底上的脱湿速度。我们展示了如何去湿的动力学是由滑移的影响，我们比较了两种类型的基板，引起不同的滑移长度的结果。作为衬底，使用已经分别被十八烷基三氯硅烷（OTS）或十二烷基三氯硅烷（OTS）涂覆的Si晶片。我们的研究结果表明，PS膜上的脱湿速度是显着大于OTS，这种差异源于不同的滑移长度的液体上的两个表面。对于厚度在130 nm和230 nm之间的PS膜，我们发现滑移长度在400 nm和600 nm之间，取决于衬底和温度。
2006-12-04 cond-mat.soft
Non-equilibrium structure and dynamics in a microscopic model of thin film active gels
在ATP的存在下，分子马达产生主动力偶极子，驱动远离热力学平衡的蛋白质丝悬浮液，导致奇异动力学和斑图形成。微观建模可以帮助量化单个电机加细丝的组织和分子和超分子长度尺度上的动态之间的关系。在这里，我们提出了广泛的数值模拟的活性凝胶的马达和细丝被限制在两个无限的平行板之间的结果。热波动和排除体积之间的相互作用的细丝。电机运动，附件和分离，包括从丝端的差分分离率的速率的系统变化，揭示了一系列的非平衡行为。强烈的马达结合产生结构化的细丝聚集体，我们称之为星状体、束或层，其稳定性取决于马达速度和差异末端分离。通过一个简单的单纤维模型，可以捕捉到所观察到的结构对运动速率和纤维浓度的依赖性的总体特征。松散结合的聚集体表现出超扩散的质量传输，其中丝易位的尺度与滞后时间与非唯一的指数，取决于电机动力学。发现细丝速度作为电机速度和末端分离的函数的经验数据崩溃，表明相关参数空间的降维。最后，我们讨论了活性凝胶领域的微观建模的前景。
2014-02-26 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Self-similar rupture of thin films of power-law fluid
School of Mathematical Sciences, Queensland University of Technology（昆士兰科技大学数学科学学院）
研究幂律流体薄 film 在表面张力和范德华力竞争作用下的自相似破裂行为，探讨非牛顿流体的相似解计算及其 bifurcation 图的复杂结构。
2026-05-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Instability and morphology of polymer solutions coating a fiber
我们报告了一项关于垂直光纤上涂覆聚合物溶液薄膜动力学的实验研究。液膜首先具有恒定的厚度，然后经历瑞利-平台不稳定性，这导致形成由薄膜分离的液滴序列，以恒定速度向下移动。使用不同的聚合物溶液，即黄原胶溶液和聚丙烯酰胺（PAAm）溶液。这些解决方案都表现出剪切速率的粘度依赖性，但PAAm解决方案，有很强的正应力，除了剪切稀化效果。我们表征实验和单独的这两个非牛顿性质对纤维上的流动的影响。因此，在液滴出现之前观察到的平坦膜中，与牛顿情况相比，只有剪切稀化效应起作用并且倾向于使膜变薄。通过对非牛顿流体的生长速率和不稳定性波长的测量，研究了非牛顿流体的流变特性对瑞利-平台不稳定性的影响。结果与剪切变稀流体的线性稳定性分析吻合得很好。法向应力的影响可以通过考虑有效的表面张力来考虑，该表面张力倾向于降低不稳定性的增长速率。最后，与正常的应力的液滴的形态的依赖性进行了研究和简化的模型，包括正常的应力内的润滑近似提供了良好的定量结果的形状的液滴。
2012-06-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Chaos and irreversibility of a flexible filament in periodically-driven Stokes flow
由于不存在非线性效应，低雷诺数下牛顿流体的流动一般是规则的和时间可逆的。例如，如果流体被其随后反向的边界运动剪切，则所有流体元素返回到其初始位置。因此，微通道中的混合仅由于分子扩散而发生，并且非常缓慢。在这里，我们表明，数值，引入一个单一的，自由浮动的，灵活的细丝在一个时间周期性的线性剪切流可以打破可逆性，并引起混乱，由于弹性非线性，如果弯曲刚度的细丝是在一个精心选择的范围内。在此范围内，不仅丝的形状是时空混沌的，而且流动是有效的混合器。总体而言，我们发现五个动力学阶段：一个刚性的灯丝的形状是时不变的-无论是直的或屈曲;它经历了一个周期2分叉的灯丝是软的;成为时空混乱的更软的灯丝，但令人惊讶的是，混乱被抑制，如果弯曲刚度进一步降低。
2022-08-17 cond-mat.soft
Dynamics of Viscoelastic Filaments Based on Onsager Principle
当聚合物溶液被单轴拉伸并在两端保持固定时，溶液迅速分离成由线连接的液滴并呈现串珠结构。然后，通过毛细管力，线变得更细。在这里，我们开发了一个理论框架的粘弹性流体的基础上Onsager原则，并将其应用到粘弹性长丝的动力学。我们证明了串珠结构是一个热力学准平衡态，并导出了在准平衡态中共存条件的方程。使用该条件，我们解析地求解演化方程，并表明弦半径和张应力如Entov和Hinch [J. Non-Newtonian Fluid Mech.72，31（1997）]的经典理论所预测的那样呈指数变化，但是张应力的前因子与他们的理论不同，并且与Clasen等人[J. Fluid Mech.556，283（2006）]。
2018-08-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shape of a liquid front upon dewetting
我们研究的轮廓的液体前的薄膜是去湿固体基板。由于体积守恒，一旦覆盖基底的材料就积聚在靠近三相接触线的边缘中。从理论上讲，牛顿液体的这种分布类似于指数衰减的谐波振荡，其弛豫到所制备的膜厚度。我们第一次能够通过实验观察到这种行为。然而，非牛顿液体-聚合物熔体-的行为不同。在这里，粘弹性发挥作用。我们将通过分析轮辋轮廓的形状来证明这一点。在纳米尺度上，我们获得了非牛顿液体的流变学。
2001-05-04 cond-mat.soft
Hydrodynamics of a single filament moving in a fluid spherical membrane
在许多细胞过程中，细胞膜和其他生物界面中的细胞骨架丝和杆状蛋白的动态组织发生。以前的建模研究已经考虑了流体平面膜上的单个杆的动力学。我们将这些研究扩展到更生理相关的情况下，一个单一的灯丝移动在一个球形膜。具体而言，我们使用一个细长体配方来计算的平移和旋转阻力的长度$L$移动的膜半径$R$和二维粘度$η_m$，并包围在其内部和外部的牛顿流体的粘度$η^{-}$和$η^{+}$的单丝。我们首先讨论的情况下，灯丝的曲率是在其最小值$κ=1/R$。我们发现，球形几何形状的有界性引起的流动约束效应，增加的强度与增加细丝的长度膜半径$L/R$的比率。这些限制流仅导致细丝沿其轴向的阻力$ξ_{\parallel}$和其旋转阻力$ξ_Ω$的轻微增加。因此，我们对$ξ_\parallel$和$ξ_Ω$的预测可以定量地映射到平面膜上的结果。当$L/R >1$和最终的$ξ_\perp \to \infty$为$L/R \to π$时，垂直方向的阻力$ξ_\perp$随细丝长度的增加呈超线性增加.接下来，我们考虑细丝的曲率$κ$对其平行运动的影响，同时固定膜的半径。我们发现，周围的流动变得越来越不对称，随着其曲率的增加。这些流动的不对称性在细丝上引起净扭矩，耦合其平行和旋转动力学。随着$L/R$和$κ$的增加，这种耦合变得更强。
2022-06-15 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Undulatory swimming in suspensions and networks of flexible filaments
本研究模拟波动式游动者在三维弹性细丝悬浮液和网络中的运动，发现环境柔度和细丝浓度对游动速度有不同影响，速度提升源于流体动力学相互作用，下降则因细丝限制推进波振幅，结果与连续黏弹性流体模型更接近。
2024-08-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscoelasticity reduces the droplet size in mucosalivary film fragmentation during intense respiratory events
本研究通过实验和数值模拟揭示，黏膜唾液流体的粘弹性使袋状结构膨胀更薄，从而在剧烈呼吸事件中产生更小的气溶胶液滴。
2025-05-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Slip-controlled thin film dynamics
在这项研究中，我们提出了一种新的方法来评估滑移长度和高粘度牛顿液体的薄膜的粘度。定量分析了低分子量聚苯乙烯熔体在十八烷基和十二烷基三氯硅烷聚合物刷上的去湿前沿。利用在大滑移长度极限下导出的薄膜（润滑）模型，可以提取滑移长度和粘度。我们研究的聚合物薄膜的厚度在50 nm和230 nm之间和各种温度以上的玻璃化转变。我们发现滑移长度从100纳米到1微米的OTS和300纳米和10微米之间的覆盖硅晶片上。滑移长度随温度的升高而减小。所获得的粘度值与独立测量值一致。
2006-03-17 cond-mat.soft
Acoustic emission associated with the bursting of a gas bubble at the free surface of a non-newtonian fluid
本文报道了在非牛顿流体自由表面气泡破裂时的声发射的实验测量结果。由于流体的粘弹性，气泡通常是细长的。讨论了相关的频率和持续时间的声信号的气泡的形状，并成功地占一个简单的线性模型。声能对薄膜破裂的动力学表现出高灵敏度，这表明，在实践中，几乎不可能从声学测量中推断出事件释放的能量总量。我们的实验研究结果提供了线索，无论是从火山或泡沫，其中一个观察到的信号的理解，在熔岩和泡沫破裂雪崩的自由表面的巨大气泡的破裂。
2008-07-01 cond-mat.soft
Capillarity-driven thinning and breakup of weakly rate-thickening fluids
许多商业流体，包括合成汽车油、含有聚合物添加剂的食品和消费品，在毛细作用驱动的变薄的最后阶段表现出弱速率增稠响应，其中大的累积应变和高拉伸应变速率改变细长液体细丝的变薄动力学。因此，毛细作用驱动的变薄动力学通常具有两个不同的区域，在早期和后期阶段的长丝断裂过程中，每个主导不同的机制。这些功能已被纳入一个简单的非弹性速率增厚（IRT）模型与线性和二次贡献的本构应力-应变速率关系，表观拉伸粘度缓慢增厚在高应变速率。我们数值计算薄动力学的IRT模型假设轴向细长的轴对称细丝，没有流体惯性。计算结果激发了一个新的自相似解决方案占主导地位的二阶应力通过相似变换。新的渐近解导致一个自相似的细丝形状，比牛顿对应物更细长，并导致在二次变薄的中点半径的细丝与时间接近奇点分手。得到了一个新的和独特的渐近几何校正因子，$X\approx 0.5778$，从它可以恢复一个更准确的真拉伸粘度从内插的时变几何校正因子的基础上的大小的不同的应力分量。最后，我们提出了一个基于弹性力学的协议，选择最适合的本构模型，使用无参数的标准，使我们能够量化的拉伸流变行为，通过毛细管驱动的变薄动力学更系统地对复杂的速率增稠粘弹性流体。
2022-06-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Helical propulsion in shear-thinning fluids
游动的微生物通常必须在复杂的非牛顿流体中推进。我们进行了实验与自我推进的螺旋游泳驱动的外部旋转磁场在剪切变稀，非弹性流体。类似于在牛顿流体中游泳，我们获得每种流体的运动速度，其与游泳者的旋转频率成线性比例，但具有取决于流体的功率指数的前因子。流体被认为总是增加螺旋的游泳速度，最多快50%，因此是迄今为止报道的最强的此类类型。流体动力指数约为0.6时的最大相对增加。使用简单的缩放，我们认为，速度的增加是不是由于螺旋丝周围的流动粘度的局部降低，而是假设，它起源于限制，由于周围的游泳者的粘度分层的效果。
2016-11-28 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Fingering instability of a suspension film spreading on a spinning disk
通过流动显示实验研究了悬浮液薄膜在旋转圆盘上的铺展及伴随的接触线不稳定性。临界半径的不稳定性的发病显示出的颗粒分数（$ϕ_{p}$）的增加，然后略有下降，在研究的最高值$ϕ_{p}$的增加，而不稳定波长（$λ$）表现出非单调的依赖性。在较低的$ϕ_{p}$下，$λ$的值接近于部分润湿液体的值，它随着$ϕ_{p}$的增加而减小到最小值，然后在最大值$ϕ_{p}$处再次增加。根据Cook { \it et al.}推导的悬浮液薄膜方程的线性稳定性分析，讨论了$λ$的非单调趋势。[载有颗粒的薄膜的线性稳定性，Eur.物理学杂志：规格顶部{ \bf 166}，77（2009）]和Balmforth { \it等人} [粘塑性膜的表面张力驱动指进，J. Non Newtonian Fluid Mech. { \bf 142}，143（2007）]。
2016-06-09 cond-mat.soft
Viscous Fingering-like Instability of Cell Fragments
我们提出了一种新的流动不稳定性，可能会出现在细胞骨架液的薄膜，如果与基板上的薄膜所在的摩擦是足够强的。我们考虑一个二维的，膜结合的片段包含肌动蛋白丝，从其最初的圆形状态，其中肌动蛋白聚合在边缘和径向向内流动，而解聚的片段被扰动。进行线性稳定性分析的初始状态，由于扰动的碎片边界，我们发现，在非常大的摩擦的限制，扰动肌动蛋白的速度和压力场服从非常相同的法律管辖的粘性指进不稳定性之间的界面不混溶流体在Hele-Shaw细胞。这种不稳定性的一个特点是显着的背景下，细胞运动，是它的存在是独立的强度之间的相互作用的细胞骨架丝和肌球蛋白马达，而且，它是完全驱动的自由能肌动蛋白聚合在片段边缘。
2008-04-04 cond-mat.soft q-bio.SC
Elastic Barriers and Formation of Nanoscale Switching Networks
氧化硅（SiOx）的薄膜是嵌入绝缘g-SiO2基质中的c-Si纳米团簇（NC）的混合物。Tour等人已经表明，沟槽薄膜几何形状使得NC能够在由外加场驱动时形成连续阵列。形成可逆纳米级开关网络（NSN）所需的场在几个循环内迅速减小，或者通过在600 ℃下退火在甚至更少的循环内减小，并且在700 ℃下稳定。在这里，我们讨论了一种弹性机制，解释了为什么在平面Si-SiOx界面上的垂直边缘是形成NSN所必需的。讨论表明，形成机制是内在的，不需要在边缘局部发生，但可以发生在SiOx膜的任何地方，给定的unpinned纳米级垂直边缘的几何形状。
2010-09-10 cond-mat.soft
Stacked Rayleigh-Taylor instabilities grow drops into soft stalactite-like structures
本文研究液态弹性体薄膜在凝固过程中的瑞利-泰勒不稳定性，通过迭代涂覆-流动-固化过程生成类似冰柱的柔性结构（flexicles），并分析其形成机制与结构特性。
2024-03-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Tensile Deformation and Failure of Thin Films of Aging Laponite Suspension
本文研究了锂皂石悬浮液粘弹性薄膜在拉伸变形场中的变形、破坏和断裂。已知合成锂皂石的水性悬浮液经历其微结构的等待时间依赖性演变，也称为老化，其伴随着弹性模量和弛豫时间的增加。在速度控制的拉伸变形实验中，我们观察到的力和耗散能量的依赖性的速度和初始厚度的膜是一个牛顿流体和屈服应力流体的中间。对于固定的等待时间，断裂应变和耗散能随速度的增加而增加，但随初始厚度的减小而减小。随着老化时间的增加，断裂应变和耗散能显示出降低，这表明随着等待时间的增加而增强的脆性行为，这可能是由于老化导致的受限松弛模式造成的。在力控制模式下，在较高的年龄在失败的应变减少也表明随着等待时间的增加，脆性增强。值得注意的是，恒定力拉伸变形数据的故障点显示实验时间-老化时间叠加，给出了一个独立的估计松弛时间和弹性模量依赖于年龄。
2009-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elasticity can affect droplet coalescence
最近的研究聚合物液滴在固体基质上的聚结报告了强烈的分歧;问题的核心是聚合物液滴的聚结是否类似于牛顿流体，并且独立于分子松弛，或者聚合物链的缠结的作用是否导致不同于牛顿流体的过渡动力学。通过这份报告，我们通过讨论合并方法对控制合并过程的主导力量的影响，即，惯性、耗散和松弛。我们的研究揭示了聚合物液滴的聚结动力学并不是普遍的，事实上，它是偶然的聚结被触发的方法。此外，我们展示了桥梁的空间特征，在不同的时刻，通过相似性分析。在修正的聚合物流体薄膜润滑方程中引入相似参数，从理论上得到了一个通用的桥形。
2022-05-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Post-Tanner spreading of nematic droplets
圆形液滴在固体基底上的准稳态铺展通常遵守所谓的坦纳定律，瞬时基半径R（t）随时间增长为R ~ t^{1/10} --对于小尺寸液滴，毛细力的主导作用的效果。然而，对于双折射液晶的液滴，更快的扩散定律在长时间内开始，使得R ~ t^alpha，其中alpha显著大于Tanner指数1/10。在薄膜模型（或润滑近似）的框架中，我们将这种“加速”描述为向列相（界面处的拮抗锚定）的强基底-液体相互作用所驱动的向定性不同的扩散制度的过渡。薄膜方程的数值解与向列相的实验数据吻合得很好，即使非牛顿流变学尚未考虑在内。因此，我们补充的理论与后坦纳阶段的传播，注意到传播过程可以预期从通常的毛细作用为主的阶段跨越到一个政权，整个水库成为一个扩散膜的意义上的Derjaguin。
2009-10-01 cond-mat.soft
