平面拉伸流中各向异性胶体粒子的取向动力学

各向异性粒子悬浮液广泛应用于众多领域，包括工业与建筑涂料、靶向药物递送以及纤维增强复合材料的制造。化学与材料加工领域的一个重大挑战是在微观层面稳健地生产高度取向的纤维，因为这通常与宏观层面增强的力学性能直接相关。尽管各向异性胶体在剪切流中微观结构的研究已获得大量理论与实验关注，但由于若干实验挑战，拉伸流的情形仍知之甚少。在本文中，我们提出一个理论框架，用于预测流动液体中在 Stokes 陷阱装置驻点处经历精确定义的稳态与时变平面拉伸流时各向异性粒子的稳态与瞬态取向。特别地，我们解析求解 Fokker-Planck 方程，以估计描述棒状物体取向动力学的概率分布函数，该函数依赖于流强（Peclet 数，Pe）和探测频率（Deborah 数，De）。理论结果与近期实验进行比较，发现具有合理的一致性。我们还讨论了在振荡时变拉伸流中获得各向异性粒子瞬态动力学完整闭式解所涉及的挑战。总体而言，我们的理论框架提供了一种将棒状粒子取向动力学与利用涉及 Stokes 陷阱及对粒子取向精确流控的新实验技术所开展的实验进行比较的途径。