长程排斥库仑相互作用对黏附颗粒堆积结构的影响

基于黏附接触动力学模型，采用离散元模拟研究了带电微米级颗粒的堆积。研究了弹道堆积的形成过程和最终获得的结构，以展示颗粒间库仑力的作用。发现增加颗粒上的电荷导致堆积体积分数 \phi 和平均配位数 Z 显著下降，表明结构更疏松且呈链状。力标度分析表明，长程库仑相互作用在颗粒结合成力网络之前，通过影响颗粒惯性来改变堆积结构。一旦接触网络形成，由排斥库仑力引起的膨胀效应就由短程黏附主导。基于丰富的模拟结果，提出了一个无量纲黏附参数 Ad*，它结合了颗粒惯性、短程黏附和长程库仑相互作用的影响，并成功标度化了最新推导的黏附疏松堆积（ALP）区域内微米级颗粒的堆积结果。我们的堆积的结构性质很好地遵循了基于粗粒化体积函数的系综方法所描述的最新理论预测，表明在相图的低堆积密度区域无论黏附或颗粒电荷如何都存在某种普适性。基于对这些复杂颗粒间相互作用的综合考虑，我们的发现深入揭示了短程黏附和排斥库仑力在堆积形成中的作用，并应有助于进一步设计堆积。