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振荡剪切下受限胶体分散体的脱钉动力学

软凝聚态物质 2023-01-25 v3

摘要

强受限胶体分散体在剪切下可展现多种动力学现象,包括脱钉转变与复杂结构变化。此处,我们研究此类系统在纯振荡剪切(剪切率 γ˙(t)=γ˙0cos(ωt)\dot{\gamma}(t) = \dot{\gamma}_0 \cos(\omega t))下的行为,因为这是流变实验中的常见情形。胶体的脱钉行为基于从过阻尼布朗动力学模拟获得的轨迹在粒子层面进行评估。该数值方法由基于弱驱动与强驱动极限下有效单粒子模型的解析方法所补充。通过考察宽广的剪切率幅值 γ˙0\dot{\gamma}_0 与频率 ω\omega 谱,我们观察到完全钉扎以及暂时脱钉行为。我们发现暂时脱钉发生于剪切率幅值高于与频率相关的临界幅值 γ˙0crit(ω)\dot{\gamma}_0^\mathrm{crit}(\omega) 时,对此我们给出了一个近似函数表达式。对于一定频率范围,趋近 γ˙0crit(ω)\dot{\gamma}_0^\mathrm{crit}(\omega) 伴随有强烈增长的沉降时间。在 γ˙0crit(ω)\dot{\gamma}_0^\mathrm{crit}(\omega) 之上,我们进一步观察到多种动力学结构,其稳定性呈现出有趣的 (γ˙0,ω\dot{\gamma}_0, \omega) 依赖关系。这可能为潜在的控制方案提供新视角。

关键词

引用

@article{arxiv.2207.05159,
  title  = {Depinning dynamics of confined colloidal dispersions under oscillatory shear},
  author = {Marcel Hülsberg and Sabine H. L. Klapp},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2207.05159},
  year   = {2023}
}

备注

17 pages, 11 figures