Poiseuille 流中聚合物粒子的自组装：混合格子 Boltzmann / 外势动力学模拟研究
软凝聚态物质
2018-04-10 v1
摘要
我们提出一种混合模拟方法，可用于研究存在流体动力学相互作用时自组装（共）聚合物溶液的动力学演化。该方法将一种成熟的、在 Rouse 模型层次上考虑链动力学非局域特性的聚合物动态密度泛函理论——外势动力学（EPD）模型，与一种成熟的 Navier-Stokes 求解器——格子 Boltzmann（LB）方法相结合。我们将该方法应用于研究典型微通道 Poiseuille 流剖面下二维共聚物溶液中纳米粒子与囊泡的自组装。模拟从完全混合的系统开始，并突然淬冷至旋节线以下。为隔离壁面引起的效应，我们采用具有周期边界条件的反向 Poiseuille 流几何。我们确定了自组装的三个阶段，即初始旋节线分解、粒子成核与粒子生长（熟化）。我们发现：（i）在剪切存在时，液滴成核延迟的量大致与剪切速率成正比；（ii）剪切流极大提高了粒子融合的速率；（iii）在自组装后期，较强剪切流可能通过指状结构形成诱导不可逆的形状转变，尤其在囊泡系统中。这些效应的结合导致粒子在 Poiseuille 流剖面中心附近聚集，且聚合物物质具有以流最大值为中心的双峰分布。
引用
@article{arxiv.1804.02883,
title = {Self-assembly of polymeric particles in Poiseuille flow: A hybrid Lattice Boltzmann / External Potential Dynamics simulation study},
author = {Johannes Heuser and G. J. Agur Sevink and Friederike Schmid},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.02883},
year = {2018}
}