蠕虫状胶束溶液中刚性粒子的流体诱导推进

在惯性缺失的情况下，往复运动游泳者在粘性牛顿流体中无法获得净运动。在此，我们利用追踪方法和双折射成像技术，研究了往复驱动粒子在具有网络结构的复杂流体中的平移能力。一个几何极性粒子（一端带有珠子的棒）在磁场作用下进行往复旋转。该粒子浸没在蠕虫状胶束 (WLM) 溶液中，已知该溶液由于其微观结构的剪切诱导重构而易于形成剪切带和其他局部结构。结果表明，该 WLM 溶液中存在的非线性在某些条件下打破了时间反演对称性，并使人工“游泳者”得以推进。我们发现存在三种依赖于 Deborah 数 (De) 的机制：低 De 时向粒子珠子端净运动，中等 De 时向粒子棒端净运动，高 De 时无明显推进。在低 De（粒子时间尺度长于流体松弛时间）时，我们认为推进是由粒子两端（珠子和棒）之间流体第一法向应力差的不平衡引起的。然而在 De~1 时，我们通过双折射成像观察到棒附近出现了网络各向异性区域。这种各向异性表明胶束网络发生了取向，由于粒子相对于流体的时间尺度较短，这种取向被“锁定”。