Interfacial separation between elastic solids with randomly rough surfaces: comparison between theory and numerical techniques
本文研究了具有随机粗糙表面的两弹性固体接触区的界面间距P（u）的分布。一个解析表达式推导出P（u），使用Escherson的接触力学理论，并比较使用（a）基于Boussinesq方程的半空间方法，（b）格林函数分子动力学技术和（c）智能块经典分子动力学获得的数值解。总的来说，我们发现所有不同的方法之间的良好协议。
2011-02-26 cond-mat.soft
Dynamics of phase separation in non-local elastic networks
本文开发了一种耦合相分离与非局域弹性的大变形多孔弹性动态理论，发现非局域弹性可阻止粗化并形成特征长度随刚度增加而减小的图案化区域，为模拟与实验的定量比较奠定基础。
2025-08-13 cond-mat.soft
Effect of Elasticity on Phase Separation in Heterogeneous Systems
最近的一项研究表明，在弹性网络的存在下，二元液体混合物中的相分离被阻止，并且可以导致稀相液滴的几乎均匀的尺寸分布。在较长的时间尺度上，这些液滴表现出沿着弹性性质梯度迁移的方向偏好，以形成溶解液滴的前沿[K. A. Rosowski，T. Sai，E. Vidal-Henriquez，D.兹威克河W. Style，E. R. Dufresne，液-液相分离的弹性成熟和抑制，Nature Physics（2020）1-4]。在这项工作中，我们开发了一个完整的非线性弹性固体中的这种现象的理论理解，通过采用基于能量的方法，捕捉在短期和长期的时间尺度的过程，以确定本构灵敏度和动态的所产生的前传播。我们量化的热力学驱动力，以确定扩散限制和溶解限制的制度在前面的传播。我们表明，弹性性质的变化有一个非线性的影响的过程。这种强烈的影响可以在各种物质系统，包括食品，金属和水生沉积物的影响，并进一步证实了生物系统利用这种机制来调节重要功能的假设。
2020-04-28 cond-mat.soft
Elastic Microphase Separation Produces Robust Bicontinuous Materials
本文提出弹性微相分离（EMPS）方法，利用液体过饱和弹性体基质形成长度尺度可调、可逆无滞后的均匀双连续材料，并实现优异力学性能及可控各向异性与梯度。
2023-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic ripening and inhibition of liquid-liquid phase separation
相分离最近已成为一个重要的组织原则，在密集和异质环境中的活细胞。在这里，我们使用一个合成系统，以显示在聚合物网络中的压缩应力抑制相分离的溶剂溶胀它。这些应力创建一个障碍液滴成核，导致强大的，稳定的混合物远远超出液-液相分离边界。网络应力不仅改变了混合物的稳定性，而且对液滴的成熟也有显著的影响。网络应力中的溶质可以驱动一种新的成熟形式，其中溶质沿着刚度梯度被输送。这种弹性熟化可以比常规的表面张力驱动的奥斯特瓦尔德熟化快得多。
2019-10-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Modelling Elastically-Mediated Liquid-Liquid Phase Separation
本文提出了弹性网络中液-液相分离的连续介质理论，在弹性网络中，富含一种流体成分的相分离的微观液滴可以作为流体混合、液滴成核、网络变形、热力学波动、\emph{etc}的相互作用而形成。我们发现相分离液滴的尺寸随$\sim[\mathrm{modulus}]^{-1/3}$形式的弹性网络的剪切模量的增加而减小，而液滴的数密度随剪切模量$\sim[\mathrm{modulus}]$的增加几乎呈线性增加，这一结果得到了实验观察的验证。提供了（流体组成、混合物相互作用、网络模量）空间中的相图，这有助于理解生物细胞中类似的相分离，也有助于指导具有所需相性质的合成细胞的制备。
2020-08-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Ballooning, bulging and necking: an exact solution for longitudinal phase separation in elastic systems near a critical point
在弹性系统中纵向相分离的突出例子包括弹性颈缩、圆柱形聚会气球中膨胀的扩展和凝胶纤维受到表面张力的珠状化。在这里，我们证明，如果这样一个系统的参数被调整到临界点附近（两个阶段之间的差异消失），然后所有系统的行为是由一个简单的和普遍的弹性能量的最小化，熟悉金斯堡-朗道理论在外场。我们最小化这个能量分析，这不仅产生众所周知的界面双曲正切解，但也在有限和无限长系统的稳定和不稳定的解决方案，揭示了弹性系统的完整的形状演变和滞后。相应地，我们也发现分析结果的延迟发病，临界性的变化和最终抑制不稳定性与减少系统长度，表明我们简单的近临界理论捕捉到了大部分的复杂性和编排远离临界系统。最后，我们找到了上述三个突出的相分离例子的临界点，并演示了每个系统如何遵循通用的解决方案。
2020-07-22 cond-mat.soft
Capillary Thinning of Elastic and Viscoelastic Threads: from Elastocapillarity to Phase Separation
粘弹性长丝的形成和失稳在许多工业和生物过程中是重要的。纤维不稳定性已被观察到的粘弹性流体，但最近也为软弹性固体。在这项工作中，我们解决的核心问题如何连接的粘弹性液体的软弹性固体的动力学行为。我们利用的生物聚合物材料的粘弹性可以在很大的范围内调整其pH值，并研究单轴拉伸变形的不稳定性和随之而来的不稳定性。与最近的理论一致，我们发现，由不稳定性决定的界面形状收敛到一个相同的相似性解决方案，低粘度粘弹性流体和高弹性凝胶。因此，我们在非常流动的材料和强弹性材料之间架起了桥梁。此外，我们提供了直接的证据，在晚些时候额外的灯丝不稳定性发生由于动态相分离。
2021-06-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Nonequilibrium phase behaviour from minimization of free power dissipation
本文基于幂泛函理论（M。施密特和J.M. Brader，J.Chem.Phys.138，214101（2013））。我们适用于特殊情况下的主动软球游泳者的流体-流体相分离的框架。理论的中心对象，耗散的自由功率，通过计算机模拟计算，并比较一个简单的解析近似。该理论很好地描述了模拟数据，并预测由于避免耗散团簇的运动诱导相分离。
2016-11-17 cond-mat.soft
The crucial role of elasticity in regulating liquid-liquid phase separation in cells
液-液相分离已经成为细胞内组织的基本机制，在许多不同的系统中报道了它的证据。然而，越来越多的人关注的是，用于研究相分离的技术缺乏定量的严谨性，以及它们解释细胞环境复杂性的能力，这影响了关键的实验观察指标，如液滴的形状、大小和运输动力学。在这里，我们通过结合最近的实验数据与理论预测，捕捉非线性弹性和流体输运的微妙之处，弥合这一差距。我们表明，在生物学上可访问的材料参数范围内，相分离是高度敏感的弹性性能，因此可以用作机械开关，在细胞系统中的不同状态之间快速过渡。此外，我们表明，这种主动的机械介导的机制可以在生物学相关的时间尺度上驱动跨细胞的运输，并可能在促进冷凝物的空间定位方面发挥关键作用;细胞是否利用这种机制运输其成分，仍然是一个悬而未决的问题。
2022-12-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Molecular simulations of phase separation in elastic polymer networks
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动态与自组织研究所）
研究通过分子模拟揭示弹性聚合物网络中相分离的微观机制，发现网络结构和长度尺度对有限域形成及大小的影响，为材料设计和细胞凝聚物行为理解提供理论依据。
2025-11-27 cond-mat.soft
The roles of elasticity and dimension in liquid-gel phase separation
本文比较六种弹性模型，提出结合Arruda-Boyce与滑移管的新模型，揭示相分离中弹性与维度对临界温度和浓度的影响，区别于常规相分离。
2025-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Phase transitions and microphases in elastomers. I. Emergence of stable domains
Harvard University（哈佛大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
该研究通过传统弹性理论结合体积守恒产生的非局域热力耦合，解释弹性体中源于弹性与热力学相互作用尺度不匹配的微相形成，重现了相变温度和畴尺寸对弹性体刚度的依赖关系。
2026-07-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of coordination and stiffness scale-separation in disordered elastic networks
本文通过数值研究二维无序弹性网络的刚度尺度分离效应，揭示其力学响应由刚性子系统非声子软模与软相互作用的刚度竞争主导，建立了软相互作用区剪切模量等物理量的关系，对理解纤维生物物质非线性力学有意义。
2024-05-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Scaling of the elastic contribution to the surface free energy of a nematic on a sawtoothed substrate
我们表征的弹性贡献的表面自由能的一个certain在存在的certain基板。我们的研究结果是基于数值最小化的Landau-de Gennes模型和分析计算的Frank-Oseen理论。在衬底的楔形和顶点中的向错线（其特征在于非半整数缠绕数）的成核引起与qlnq成比例的前导阶，该前导阶与对表面自由能量密度的弹性贡献成比例，q是与衬底周期性相关联的波数。
2010-06-23 cond-mat.soft
Pattern Formation in Phase-Separating Gels with Spontaneous Shear
我们研究了凝胶中同时发生相分离和取向有序的斑图形成。采用具有密度-各向异性耦合的非线性弹性极小模型进行了二维数值模拟。对于强正耦合，塌陷相沿着相边界和双折射伸长，产生具有成对拓扑缺陷的折叠结构。对于负耦合，溶胀相的软弹性导致液-液相分离中的液滴形态。讨论了它们在水溶性液晶凝胶中的可能实现。
2002-06-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anisotropic Elastic Model for Short DNA Loops
利用能量最小化方法，在忽略熵效应的情况下，研究了弯曲各向异性对平面DNA环的影响。我们发现，各向异性的结果在多边形形状的循环和各向异性的增加，使边缘尖锐。计算这种环的能量可以让我们找到有效的持久长度作为硬刚度和软刚度的几何平均值，这与无约束长DNA的调和平均值有很大的不同。
2008-09-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.BM
Transition between planar and wrinkled regions in uniaxially stretched thin elastic film
研究了单轴拉伸弹性薄膜从平坦区到褶皱区的转变。我们建立了一个模型变分问题，并研究了它的基态能量。使用已知的缩放边界的最小能量，最小能量可以写为最小的基本（凸）松弛问题加上一个项，它在膜的厚度线性增长。我们表明，在消失厚度的限制，前因子的标度律的原问题可以通过最小化简单的标量约束变分问题。
2014-04-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft math.AP
Thermodynamics of microphase separation in a swollen, strain-stiffening polymer network
本文扩展Flory-Huggins理论，纳入应变硬化效应，提出无拟合参数模型以定量预测溶胀聚合物网络的EMPS相图并解释微结构形貌。
2025-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Coherency strain and the kinetics of phase separation in LiFePO4
的热力学，动力学和形态的嵌入在单个磷酸铁锂纳米粒子的弹性相干性的影响的理论研究产生了新的见解，这一重要的电池材料。各向异性的弹性刚度和失配应变导致了意外的预测，即低能相边界沿{101}平面发生，而相边界取向的冲突报告通过在{100}方向上的相干性的部分损失来解决。表面附近的弹性松弛导致形成条纹形态，其特征长度尺度由模型预测，并产生界面能的估计。相干应变的溶解度和恒电流放电的影响进行了研究与反应限制相场模型，定量捕捉失配应变，颗粒尺寸和温度对溶解度的影响，在实验中看到的。内聚应变强烈抑制放电过程中的相分离，从而提高倍率性能并延长循环寿命。高温的影响和成核的可行性被认为是在多粒子阴极的上下文中。
2011-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Shape minimization problems in liquid crystals
我们考虑一类液晶自由边界问题，其中的平衡形状和内部配置的系统必须同时确定，例如在薄膜与空气或流体的液晶界面和弹性体。我们开发了一种有限元算法来解决这样的问题与动态网格控制，实现了补充的自由能与辅助功能，促进网格质量和能量的零空间中最小化。我们将此算法应用到一个灵活的电容器，以及确定液晶tactoids的形状作为一个函数的表面张力和弹性常数。这些与理论预测和实验观察tactoids从文献中进行比较。
2016-05-04 cond-mat.soft
An elastic model of confined hydrogel particles with competing entropic and energetic networks
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）
提出弹性模型研究受限水凝胶颗粒中熵网络与能量网络的相互作用，通过能量最小化模拟揭示生长过程中的自组织、适应性和协同性。
2026-07-01 cond-mat.soft
Contact mechanics: relation between interfacial separation and load
我研究了具有随机粗糙表面的刚性固体与具有平坦表面的弹性块之间的接触。推导出了平均界面间距$u$与法向挤压力$p$之间的关系。本文证明了在非粘性相互作用和小的外加压力下，p与exp（-u/u_0）成正比，这与最近的实验观察结果很好地吻合。
2007-06-19 cond-mat.soft
A Maxwell Construction for Phase Separation in Vibrated Granular Matter?
通过实验和计算机模拟研究了振动条件下发生相分离的颗粒气体中的有序化原理。稀相和密相的密度服从杠杆定律。一个麦克斯韦建设被发现预测共存的压力和双节点密度非常好，尽管事实上，压力-体积特性$P(v)$是不是等温线。虽然该系统是远离平衡和能量守恒是强烈违反，我们得到的建设从最小化的机械功和波动的粒子流。
2015-02-28 cond-mat.soft
Dynamic phase separation of fluid membranes with rigid inclusions
膜的形状波动诱导刚性夹杂物之间的吸引力的相互作用。以前的分析研究表明，涨落引起的对相互作用是相当小的相比，热能，但也不能忽略多体相互作用。在这篇文章中，它是数字显示，形状波动确实导致动态分离的膜成不同的夹杂物浓度的阶段。夹杂物尺寸越大，横向相分离的趋势越大。大的夹杂物在非常小的夹杂物浓度和相对较小的夹杂物弹性模量值下聚集。
2002-10-22 cond-mat.soft
Tracking Particles with Large Displacements using Energy Minimization
我们描述了一种方法来跟踪粒子进行大位移。从在不同时间点采样的粒子位置列表开始，我们通过最小化应变张量平方迹的所有粒子的和来分配粒子身份。这种跟踪方法对应于使弹性固体中的储存能量或粘性流体中的耗散能量最小化。我们的能量最小化方法扩展了粒子跟踪的优势，粒子成像测速和数字成像相关的情况下，通常需要。这种方法比标准的平方位移最小化方法更可靠的空间相关的位移大于典型的粒子间的间距。因此，它适用于嵌入在经历大变形的材料中的颗粒。另一方面，平方位移最小化是更有效的粒子进行不相关的随机运动。在补充中，我们包括一个灵活的MATLAB粒子跟踪器，可以实现任何一种方法。该实现返回每个粒子的应变张量的估计以及其标识。
2016-09-01 cond-mat.soft
Theory of droplet ripening in stiffness gradients
液-液相分离是划分细胞的细胞质的重要机制，允许生存所必需的组分的动态组织。然而，目前尚不清楚相分离是如何受到细胞内复杂的粘弹性环境的影响。在这里，我们从理论上研究刚度梯度如何影响液滴的生长和排列。我们表明，刚度梯度意味着浓度梯度在稀相，运输液滴材料从硬到软的区域。因此，液滴在刚性区域溶解，产生溶解前沿。使用平均场论，我们预测，前面出现的弹性曲线的曲率是大的，它扩散传播。这种弹性熟化可以比经典的奥斯特瓦尔德熟化快得多的速率发生，从而驱动动力学。我们的工作显示了弹性性质的梯度如何控制液滴的大小和排列，这在软物质物理学中具有潜在的应用，并在生物细胞内发挥作用。
2020-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Contact mechanics with adhesion: Interfacial separation and contact area
研究了具有随机粗糙自仿射分形表面的弹性固体之间的粘附接触。我们目前的分子动力学（MD）模拟结果的界面应力分布和壁-壁分离。我们比较了MD的相对接触面积和平均界面分离的结果，与预测的接触力学理论的Reherson。我们发现理论和模拟结果之间的良好协议。我们将该理论应用于Benz等人研究的涉及聚合物与聚合物接触的系统，但在这种情况下，粘附力仅对作为挤压压力的函数的界面分离进行了很小的修改。
2008-08-26 cond-mat.soft
A Novel Landau-de Gennes Model with Quartic Elastic Terms
在广义Landau-de Gennes理论的框架内，我们确定了一个基于$Q$张量的能量，当考虑到可定向单轴双光子态时，该能量可简化为四常数Oseen-Frank能量.虽然通常考虑的朗道-德热讷理论在$Q$ -张量及其导数的分量中具有至多立方的弹性贡献，但这里提供的替代方案是这些变量的四次。一个明显的优势，我们的方法超过立方理论是，相关的最小化问题是适定的弹性常数的一个显着更广泛的选择。特别是，四次能量可以用来模拟向列相到各向同性相变的高度不同的弹性常数。除了证明适定性的建议版本的Landau-de Gennes理论，我们建立了一个严格的连接，这个理论和它的Oseen-Frank对应通过$Γ$收敛参数的限制消失的相关长度。我们还证明了强收敛的相关极小。
2019-12-22 cond-mat.soft math.AP
Geometry and elasticity of strips and flowers
我们解决了几个问题，涉及到表面上施加指标。一个带的线性度规梯度的问题是制定在一个拉格朗日类似于那些用于自旋系统。我们能够表明，长带的低能态是一个扭曲的螺旋状态，就像一个电话线。然后，我们在这个解决方案中使用的技术扩展到二维表更一般的度量。我们发现演化方程，并表明，当他们不是奇异的，表面是由知识的度量，和表面的形状沿一条线。最后，我们提供的数值证据表明，一旦这些演化方程变得奇异，要么表面是不可微的，否则度量偏离目标度量作为一个合适的能量泛函的最小化的结果。
2004-09-06 cond-mat.soft
Push and Pull: Elastic Interaction Between Pressurized Spherical Cavities in Nonlinear Elastic Media
本文通过有限元分析，研究了超弹性介质中受压球形空腔的弹性相互作用，发现负压下始终吸引，正压超过临界值时出现近距离吸引、远距离排斥的非单调行为，并绘制了相图。
2025-08-06 cond-mat.soft
Energetics of twisted elastic filament pairs
本研究通过测量规定端距下的扭矩探究弹性丝对储能与扭转的关系，建立结合几何非线性、大拉伸与自扭转的模型捕捉相关演化规律，发现拉伸能占比高、接触能可忽略，明确可拉伸性对丝扭转的影响。
2024-02-18 cond-mat.soft
Phase separation of a driven granular gas in annular geometry
本文研究了硬盘在二维环形空间内非弹性碰撞时的单分散气体的相分离，环形空间的内圈是热壁。当用颗粒流体动力学方程描述时，该系统的基本稳定状态是在环的外圆处颗粒密度增加的方位对称状态。当非弹性能量损失足够大时，流体动力学预测环形状态的自发对称性破缺，类似于先前在矩形几何形状的驱动颗粒气体中发现的范德华相分离现象。在环空的固定纵横比下，相分离涉及颗粒面积分数的“旋节间隔”，其中气体在方位角方向上具有负压缩性。方位角方向的热传导倾向于抑制不稳定性，证实了相对于小扰动的基本稳态的边际稳定性分析。为了测试和补充我们的理论预测，我们进行了事件驱动的分子动力学（MD）模拟这个系统。我们清楚地确定在MD模拟中的相分离状态的过渡，尽管存在大的波动，通过测量粒子密度的方位角谱的基本傅立叶模式的振幅的概率分布。我们发现，从流体力学预测的不稳定区域，总是位于MD模拟中观察到的相分离区域内。这意味着存在一个双结点（共存）区域，其中的环形状态是亚稳态。当驱动壁和弹性壁互换时，以及当弹性壁被弱非弹性壁取代时，相分离仍然存在。
2006-11-12 cond-mat.soft nlin.PS
Phase-separation transitions in asymmetric lipid bilayers
使用由脂质混合物制成的微米级脂质双层囊泡，研究了与脂质组合物的不对称性相关的相分离的形态学转变。完整的宏观相分离形态经历了一个过渡到微观相分离的形态通过一个lorate形态作为一个亚稳态。该转变导致通过重复的畴断裂事件出现单分散纳米尺寸的畴。此外，我们还利用描述相分离的含时Ginzburg-Landau模型和弯曲弹性膜对相变进行了数值验证，通过固定一个自由参数，这与实验结果定量一致.我们的研究结果表明，由于不对称的组合物的局部自发曲率起着至关重要的作用，在热力学稳定的微相分离的脂质双层。
2015-04-13 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
