向列液晶中活性悬浮液的受阻发展与行波

各向异性粘弹性流体中的活性粒子经历引导其轨迹的竞争性应力。粒子排列的悬浮液可引发流体动力学弯曲不稳定性，但流体的弹性可驱使粒子取向恢复排列。为研究这些竞争效应，我们考察了 Ericksen-Leslie 模型向列液晶中活性粒子的稀悬浮液。连接活性与被动介质的锚定强度将系统在一个极限下调谐为牛顿流体中的活性悬浮液理论，在另一个极限下调谐为活性向列理论。对于延展性活性应力，超过临界活性 Ericksen 数或粒子浓度后，悬浮液首先进入排列状态，随后通过经典弯曲不稳定性发生屈曲。系统并未进入在各项同性流体中观察到的完全发展的剧烈翻腾状态，而是由流体弹性将其发展受阻于一个稳态流动状态。在更大的延展性活性下出现更高波数的受阻状态，并在有限锚定强度下识别出一个相变。如果活性粒子具有运动能力，粒子可以沿着其自身创造的弯曲环境冲浪。还观察到了更多奇异状态，包括振荡“甩动”模式。我们推导了矩方程，将其与动力学理论模拟进行了比较，并在渐近极限下进行了分析，这些极限给出了第一个受阻状态下行波速度以及粒子取向和指向矢场的精确表达式。