基于基质的粘性、粘弹性或弹性稀薄主动薄膜的统一描述
软凝聚态物质
2025-11-07 v2 生物物理
流体动力学
摘要
活性或生命实体常常嵌入其周围的介质中。 resulting composite systems 通常被分类为活性流体或活性固体。然而,实际上,特别是在生物学背景下,这两者之间存在广泛的粘弹性。 在这种情况下,粘性和弹性特性相互结合。 为弥补活性流体与活性固体之间的差距,本文在此系统性地推导了统一的连续介质理论框架。该框架涵盖粘性、粘弹性和弹性活性材料。我们的连续方程通过粗化离散的、基于代理的微观动态描述获得。在后续分析中,我们主要关注支撑基质上的薄型主动薄膜。活动强度和弹性程度用作控制整体行为的控制参数。我们集中于分析集中迁移的均匀解析解之间的转变。这些包括各向同性和极化态、取向有序状态。对于较类似流体的系统,观察到持续定向集体运动的稳定极化解。它对应于各种干燥和湿润活性物质中观察到的常见群集状态。随着弹性的增加,持续的单向运动被弹性锚定和恢复力所防止。因此,发生均匀迁移方向的旋转以及相关流动。我们的统一描述允许通过单一参数的变化,从粘性、经粘弹性到弹性活性行为连续调节材料行为。因此,它未来允许在单个框架内研究复杂系统和生物材料(如生物膜)的时间演化。
引用
@article{arxiv.2502.04802,
title = {Unified description of viscous, viscoelastic, or elastic thin active films on substrates},
author = {Henning Reinken and Andreas M. Menzel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.04802},
year = {2025}
}