Capillary action in scalar active matter
我们研究了活性物质在细管中克服重力上升的能力和其他相关现象，如垂直板的润湿和自发吸胀，其中润湿液体被吸入多孔介质。这种毛细作用或毛细现象在经典流体中是众所周知的，并且源自液体分子与容器壁之间的吸引相互作用，以及源自液体分子彼此之间的吸引。我们观察毛细作用的标量活性物质与纯粹的排斥相互作用，在那里出现一个有效的吸引力，由于活性粒子之间的碰撞和活性粒子和墙壁之间的减速的极小模型。模拟结果表明，毛细管中的毛细上升近似正比于有效沉降长度$λ$，垂直板的润湿高度与$λ$呈超线性增长。在无序多孔介质中，吸液高度按$\langle h\rangle\proptoλϕ_m$缩放，其中$ϕ_m$是其填充分数。
2019-08-09 cond-mat.soft
Multiscale Poromechanics of Wet Cement Paste
毛细效应，如吸胀-干燥循环，随着时间的推移影响颗粒系统的力学。多尺度孔隙力学框架应用于水泥浆，这是最常见的建筑材料，经历了广泛的湿度变化的基础设施的寿命。首先，在中间到高相对湿度的液体密度分布得到了使用格子气密度泛函方法与水泥水合物的现实的纳米颗粒模型。计算的吸附/脱附等温线和孔径分布进行了讨论，并比较以及氮气和水的实验。评价了从解吸数据测定孔径分布的标准方法。然后，整合的Korteweg液体应力场周围的每个水泥水合物颗粒提供了在纳米尺度上的毛细管力。在毛细管力的作用下，水泥中尺度结构发生松弛。水泥纳米颗粒组装的局部不可逆变形被确定由于液-固相互作用。非仿射位移的空间相关性扩展到几十nm。最后，Love-Weber方法提供了微米尺度下的均匀化液体应力。均匀化长度与非仿射位移的空间相关长度一致。我们的研究结果表明，微尺度织构不受轻度干燥的影响，但局部不可逆变形仍然发生。这些结果为理解从建筑材料、水凝胶到生命系统的非均质多孔介质中毛细现象引起的应力铺平了道路。
2019-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Capillary Bridge Formation and Breakage: A Test to Characterize Antiadhesive Surfaces
为了表征非常弱的粘合剂表面，我们开发了一种定量测试，该测试受到Johnson、Kendall和Roberts软粘合剂粘合力测试的启发，该测试依赖于待测表面和液体浴之间的毛细管桥的形成和破裂。本文研究了各种涂层与不同粘度和表面张力的液体接触时毛细桥的形状和断裂动力学。可以区分几种拉脱机制。对于低的拉脱速度，观察到准静态制度，良好地描述了毛细管方程和敏感的涂层上的流体的接触角的滞后。在取决于流体粘度的临界拉脱速度之上，观察到动态状态，其特征在于在涂层上形成流体的扁平饼，其比毛细管桥本身后退得更慢。在毛细桥断裂后，小液滴可以保持附着在表面上。该液滴的体积取决于动态状态，并且受到涂层之间非常小的差异的强烈影响。通过比较三种不同的全氟涂层，可以说明该测试在表征非常弱的粘附表面方面的能力。
2009-04-07 cond-mat.soft
Shape of a sliding capillary contact
我们考虑一个经典的问题，毛细管颈部之间的抛物体和一个平面与少量的液体之间。在热力学平衡状态下，物体和液体层之间的接触区域具有圆形形状。然而，如果物体被迫在切向方向上缓慢移动，则形状将由于接触角的滞后而改变。在边界线上摩擦定律的两个极限假设下，讨论了接触面积的形式。
2020-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Anomalous near-equilibrium capillary rise
本文研究了简单玻璃管中毛细上升从经典 Lucas-Washburn 动力学到长期反常缓慢状态的转变，提出考虑热运动与纳米表面形貌的解析模型，揭示了接触线周长和表面形貌尺寸对转变条件及反常吸湿速率的决定作用，为多孔材料液体吸附控制提供新策略。
2023-05-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Capillary filling in patterned channels
我们展示了微通道的毛细填充是如何受到通道两侧的柱或脊的影响的。垂直于流动方向的脊引入接触线钉扎，其减慢或有时阻止填充;而平行于流动的脊提供额外的表面，其可以增强填充。用方形柱图案化微通道表面对通道填充平衡接触角$θ_e \lesssim 30^{\mathrm{o}}$的能力几乎没有影响。然而，对于$θ_e \gtrsim 60^{\mathrm{o}}$，即使是少量的柱也可以钉住前进的液体前沿。
2008-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Crossover from Shear-Driven to Thermally Activated Drainage of Liquid-Infused Microscale Capillaries
填充有粘性液体的毛细槽的剪切驱动的排水是与许多工业过程和新型润滑剂注入表面相关的动态润湿现象。先前的工作已经报道，即使当施加大的剪切应力时，毛细管槽的有限长度$L_\infty$也可以保持无限地充满液体。防止充分排水的机制归因于剪切驱动流和自由表面变形引起的毛细管压力驱动的逆流之间的平衡。最终平衡长度$L_\infty$由填充液体的物理性质以及毛细管的几何形状和润湿性唯一地确定。在这项工作中，我们仔细研究的方法，最终的平衡长度$L_\infty$和报告的交叉到一个缓慢的排水制度，不能被描述为传统的动态模型，仅考虑流体动力学和毛细管力。在实验中观察到的缓慢的排水制度，而可以模拟的动力学方程描述了一系列的随机热激活之间的多个亚稳态的过渡所造成的表面缺陷与纳米尺度。我们的研究结果提供了新的见解的关键作用，自然或工程表面粗糙度与纳米尺度的毛细血管和其他动态润湿过程中的吸胀和排水可以发挥微尺度系统。
2016-05-12 cond-mat.soft math-ph math.MP
Liquid-liquid capillary replacement in a horizontal geometry: universal dynamics and replacement time
液体向空管中的毛细侵入，即管轴垂直时的毛细上升，是代表毛细效应的基本现象之一。通常，管实际上充满另一种预先存在的流体，空气，其粘度和惯性实际上可以忽略不计。在这项研究中，我们考虑了预先存在的流体的影响，当它的粘度是不可忽略的，在一个水平的几何形状。这种几何形状不受重力影响，因此比毛细上升的几何形状简单。我们观察了当水平浸没在液体中的毛细管与第二种液体接触时的动力学。适当的液体组合使我们能够观察到第二种液体取代了第一种液体，而没有任何预湿过程，这要归功于对毛细管的仔细清洁。此外，我们实验观察到三种不同的粘性动力学：（i）传统的减速动力学，（ii）不寻常的加速动力学，（iii）另一种不寻常的动力学，这是线性的时间。我们开发了一个理论，在粘性制度，通过一个统一的表达式描述了三个不同的动态，这很好地解释了观察。我们还证明了一个彻底的实验确认的初始速度的替代。我们进一步关注替换时间，即侵入流体完全替换水平几何结构中预先存在的流体所需的时间，这也可以通过理论得到很好的解释。
2019-10-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Computer simulation study of surface wave dynamics at the crystal--melt interface
我们研究，通过计算机模拟，晶体-熔体界面的三个不同的系统：硬球，Lennard琼斯和TIP 4P/2005水模型。特别是，我们专注于表面波的动力学。我们观察到，表面波弛豫过程的特点是不同的时间尺度：一个缓慢的一个有关的连续再结晶和熔化，这是由毛细管力;和一个快速的一个，我们建议是由于一个组合的过程，迅速引起小扰动的界面形状（如e。G.瑞利波、亚扩散或颗粒与晶体的附着/分离）。表面波的弛豫随着波长的增加而由慢过程控制。此外，我们看到，慢弛豫不受微观动力学的细节。在液相扩散的时间尺度特性中，水的晶体-熔体界面的弛豫动力学比Lennard Jones或硬球慢大约一个数量级，这归因于水分子中存在取向自由度。最后，我们估计从我们的毛细管波动力学分析的晶体生长速率，并将其与以前的模拟研究和实验的情况下，水。
2014-10-01 cond-mat.soft physics.chem-ph
Surface growth effects on reactive capillary-driven flow: Lattice Boltzmann investigation
沃什伯恩定律对陶瓷一直起着至关重要的作用。在微观尺度上，表面力取代体积力，窄间隙中的自发渗透现象变得特别相关。应用格子玻尔兹曼方法，以确定的作用，表面反应和随后的变形的一个单一的毛细管在2D的线性Washburn行为。提出的调查的动机熔融硅到碳预制件的反应渗透的问题。这是一种复杂的现象，由流体流动、润湿过渡、表面生长和传热之间的相互作用引起。此外，其特征在于在窄间隙中的缓慢渗透速度，导致难以用单个毛细管再现的小雷诺数。在我们的模拟中，考虑了毛细管的几个几何特征，以及不同的渗透和反应条件。我们的工作的主要结果是，孔隙闭合的现象可以被视为独立的渗透速度，反过来，一些其他参数。从我们的模拟中得出的仪器结论是，具有宽开口的短孔和喉部附近的圆形形态代表多孔预成型件的底层结构的最佳配置，以实现更快的渗透。的近似的作用进行了详细讨论，我们的研究结果的鲁棒性进行评估。
2014-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Creep control in soft particle packings
颗粒填料具有广泛的机械特性。这些特征之一是蠕变：在施加应力下的缓慢变形。蠕变对于许多其他无定形材料如许多金属和聚合物是常见的。蠕变的慢动作是具有挑战性的理解，探测和控制。用沉球粘度计对软球填料的蠕变特性进行了研究。我们发现，在我们的颗粒填料，蠕变持续到大应变，并具有幂律形式，扩散动力学。蠕变幅度是指数依赖于所施加的应力和水凝胶的浓度，这表明驱动和约束之间的竞争决定的动态。我们的研究结果提供了深入了解软固体的力学性质和标度律提供了一个明确的基准，新的理论，解释蠕变，并提供了诱人的前景，蠕变可以控制的边界应力。
2022-05-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Physical ageing of spreading droplets in a viscous ambient phase
固体表面的纳米尺度形貌特征可以在胶体和多相体系中诱导复杂的亚稳态行为。最近关于在液体界面处的单个微粒吸附的研究已经报道了从快速毛细管驱动动力学到极慢动力学制度的交叉，所述极慢动力学制度可能需要长达数小时或数天来达到热力学平衡。所观察到的动力学制度类似于物理老化的玻璃质材料已被归因于未观察到的表面特征的尺寸上的顺序为几个纳米。在这项工作中，我们研究了浸入油中的水滴的自发传播，并报告了一个意想不到的缓慢的动力学制度没有描述以前的传播模型。我们可以定量地描述所观察到的机制交叉和扩散率在后期的动力学机制与分析模型，考虑到周期性亚稳态诱导纳米形貌特征（特征面积~4 nm^2，高度~1 nm）通过原子力显微镜观察到的存在。在这项工作中提出的分析模型表明，液滴体积和纳米尺度的地形参数的某些组合可以显着阻碍或促进润湿过程，如扩散，芯吸，吸胀。
2018-04-25 cond-mat.soft
Flow of wet granular materials: a numerical study
我们模拟致密组件的摩擦球形颗粒在稳定的剪切流控制下的正应力$P$在少量的间隙液体，这引起毛细血管扩张，假设孤立（摆动制度），并吸引力的存在下。该系统的行为取决于两个无量纲的控制参数：惯性数$I$和减少的压力$P^*=aP/(πΓ)$，比较约束力$\sim a^2P$弯月面拉伸强度$F_0=πΓa$，颗粒的直径$a$加入的表面张力$Γ$的。我们特别注意慢流的准静态极限，并观察系统的，持久的应变局部化的一些内聚为主（$P^*\sim 0.1$）系统。均质定常流动的特征在于内摩擦系数$μ^*$和固体分数$Φ$对$I$和$P^*$的依赖性。我们记录相当小，但不可忽略的正常应力差异和中等敏感性的系统内的摆动政权饱和。毛细管力对系统的宏观行为有显著影响，高达几个单位的$P^*$值。有效压力的概念可用于预测当$P^*$降低时$μ^*$的强烈增加的数量级，但是这种粗略的方法不能解释毛细管内聚引起的复杂结构变化。同样地，与压力有关的临界状态的莫尔-库仑判据，充其量是在有限压力范围内有效的近似，用$P^*\ge 1$。在足够小的$P^*$，相互作用的颗粒大集群形成在缓慢的流动，其中液体债券生存几个单位的剪切应变。这会影响与不同相互作用相关的各向异性，以及函数$μ^*(I)$的形状，它比无内聚系统更慢地偏离准静态极限。
2015-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Interaction between corner and bulk flows during drainage in granular porous media
University of Oslo（奥斯陆大学）；Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）
本研究提出动态双网络模型，模拟颗粒多孔介质排水中的活塞式主体流与角流-液膜次要流，发现液体连通结构及流动贡献随毛细数和邦德数显著变化。
2024-09-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Capillary nanowaves on surfactant-laden liquid films with surface viscosity and elasticity
本研究通过分子动力学模拟和理论分析，发现表面活性剂通过降低表面张力和引入弹性能影响液膜纳米波，并利用Boussinesq-Scriven模型解释了表面粘度导致的波衰减减慢现象。
2023-06-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drying of agarose gels monitored by in-situ interferometry
水凝胶表现为粘弹性软固体，并显示出充满水的多孔微观结构，水的典型量为90%w/w或更多。因此，这些材料对通过蒸发的水分损失高度敏感，这会影响其机械性能。然而，除了分散的经验观察，鲜为人知的是凝胶干燥动力学，缺乏时间和空间分辨的测量。在这里，我们报告了一个基准研究的缓慢干燥的琼脂糖凝胶在圆柱形培养皿。凝胶对培养皿侧壁的弱粘附性保证了凝胶直径在干燥过程中保持恒定，并且凝胶收缩完全是垂直的。通过使用迈克耳孙干涉仪的原位干涉测量法监测变薄速率。利用一种新颖的时空滤波方法分析了干涉条纹的位移，使我们能够高精度地测量约10 nm/s的局部细化率。在沿凝胶半径的不同位置进行的实验表明，在干燥过程结束时经历突然坍塌之前，凝胶以恒定的速度局部变薄。我们进一步使用在干燥过程的早期阶段在盘的中心处测量的稀化速率作为稳健的可观察量，以量化添加剂对凝胶干燥动力学的作用，并比较不同组成的凝胶。我们的工作证明了干涉测量法是一种强大的工具，可以量化微量添加剂对生物聚合物凝胶干燥的影响。
2016-09-29 cond-mat.soft
Wicking through a confined micropillar array
本研究考虑了牛顿流体和完全润湿的液体在两个板之间的圆柱形微柱的正方形阵列中的扩散。我们的实验表明，接触线的动力学遵循Washburn的法律，这取决于微柱阵列的特性（高度，直径和间距）。柱的存在可以增强或减缓接触线的运动。为了使我们的观察合理化，建立了一个基于毛细力和粘性力的理论模型。最后，考察了柱体对微通道内液体体积流量的影响。
2016-02-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Polymeric Liquids in Nanoporous Photonic Structures: From Precursor Film Spreading to Imbibition Dynamics at the Nanoscale
本文利用集成光子晶体的介孔硅膜芯片，通过光干涉光谱原位研究苯乙烯二聚体和五聚体在纳米孔中的前驱膜铺展与渗吸动力学，揭示分子尺寸依赖的输运行为及异常缓慢渗吸机制。
2023-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Suppression of sawtooth oscillations when using a finite-difference scheme for mass transfer simulation via the lubrication approximation in a droplet evaporated on a substrate
本文针对蒸发液滴传质模拟中的锯齿振荡问题，提出结合物理过程分裂、显式松弛迭代和Thomas算法的改进有限差分方法，并开发C++模块验证其有效性，为抑制咖啡环效应提供新思路。
2023-01-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
