剪切下过冷液体与玻璃中的流动非均匀性

利用大量非平衡分子动力学模拟，我们研究了剪切作用下的成玻璃二元 Lennard-Jones 混合物。我们考虑了过冷液体与玻璃态。我们的重点在于表征非均匀流动模式，例如作为对外加剪切瞬态响应而出现的剪切带。对于过冷液体，我们分析了随剪切速率 $\dot{\gamma}$ 增大从牛顿到非牛顿行为的转变。在出现非牛顿响应的临界剪切速率 $\dot{\gamma}_c$ 以上，瞬态动力学与短寿命垂直剪切带（即垂直于流动方向形成的高迁移率带）的出现相关。在玻璃态中，除垂直剪切带外，还观察到长寿命水平剪切带（即平行于流动方向的高迁移率带）。具有剪切带的体系通过迁移率图、应力–应变关系、均方位移以及（局域）势能进行刻画。水平剪切带的初始形成提供了高效的应力释放，对应于势能的局域极小，其后带缓慢拓宽直至稳态下的均匀流动流体。水平或垂直剪切带的形成无法由初始未变形样品预测。此外，我们表明随着体系尺寸增大，水平剪切带出现的概率增加。