二维与三维层状液晶的流变学：一项模拟研究

我们展示了层状相（近晶液晶）在中等至大剪切速率（Peclet 数 10-100）下的非线性体流变学的大规模计算机模拟，涵盖二维和三维情况。在二维中，我们发现适度的剪切速率能使系统对齐并稳定出一个近乎规则的层状相，但高剪切速率会诱导缺陷的成核与增殖，在稳态下，这与相反符号缺陷的湮灭相平衡。这一第二机制开始的临界剪切速率由热力学和动力学参数控制；我们提供了一个标度分析，将临界剪切速率与涉及这些变量的临界“毛细管数”联系起来。在缺陷增殖机制内，通过缓慢降低施加的剪切速率，缺陷可能被部分退火；这会导致显著的记忆效应和依赖于历史的流变学。三维模拟则显示出即使在研究的最高剪切速率下也存在剪切诱导的有序化。这表明临界剪切速率随维度的增加而显著上移。这在一定程度上可能反映了缺陷运动约束的减少，使其更容易找到并相互湮灭。三维对齐态中的残余边缘缺陷大多沿流速方向指向，这是一种在二维中不可能出现的取向。