[论文解读] Jamming Transitions in a Mode-Coupling Model of Suspension Rheology

C. B. Holmes, Matthias Fuchs+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 15, 2002

Material Dynamics and Properties被引用 5

一句话总结

本文提出一种具有应力与剪切速率依赖记忆核的简化的模式耦合模型，用于研究剪切胶体中的阻塞转变。该模型识别出一个在应力区间内流动速率为零的非遍历阻塞态，其解析结构与传统的模式耦合玻璃转变不同，也不同于流体动力学剪切变稠现象。

ABSTRACT

We study the steady-state response to applied stress in a simple scalar model of sheared colloids. Our model is based on a schematic (F2) model of the glass transition, with a memory term that depends on both stress and shear rate. For suitable parameters, we find transitions from a fluid to a nonergodic, jammed state, showing zero flow rate in an interval of applied stress. Although the jammed state is a glass, we predict that jamming transitions have an analytical structure distinct from that of the conventional mode coupling glass transition. The static jamming transition we discuss is also distinct from hydrodynamic shear thickening.

研究动机与目标

• 通过简化的模式耦合框架，研究剪切胶体悬浮液的稳态流变响应。
• 探讨在施加应力下非遍历阻塞态的出现，特别关注流动停止现象。
• 区分该阻塞转变的解析结构与传统模式耦合玻璃转变之间的差异。
• 阐明该静态阻塞转变与流体动力学剪切变稠机制之间的区别。

提出的方法

• 将简化的 F2 模式耦合模型改进，引入依赖于施加应力与剪切速率的记忆核。
• 引入应力与剪切速率依赖的记忆核，以捕捉剪切悬浮液中的非平衡效应。
• 分析模型的稳态解，识别在施加应力下流动速率为零的区域。
• 将该阻塞转变的解析结构与传统模式耦合玻璃转变进行比较。
• 评估在非遍历态出现的参数区域内模型的行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 在记忆核中引入应力与剪切速率是否会导致流动速率为零的非遍历阻塞态？
• RQ2 该阻塞转变的解析结构与传统模式耦合玻璃转变有何不同？
• RQ3 所观察到的阻塞转变能否与流体动力学剪切变稠机制区分开来？
• RQ4 系统在何种条件下表现出无流动的应力区间，表明发生阻塞？

主要发现

• 该模型在有限的施加应力区间内表现出非遍历阻塞态，且流动速率为零，表明存在真实的阻塞转变。
• 尽管两者均涉及非遍历性，该阻塞转变的解析结构与传统模式耦合玻璃转变明显不同。
• 阻塞态源于记忆核中应力与剪切速率的相互作用，而非流体动力学效应。
• 该转变本质上是静态的，不依赖于玻璃转变中典型的动态冻结机制。
• 该模型清晰区分了阻塞与剪切变稠现象，因为阻塞并非由流体动力不稳定性驱动。