초록 :
물질이 흐르지 못하는 재료는 과립 재료, 콜로이드 및 생물학적 조직을 포함한 소프트 물질 시스템에서 유비쿼터스 현상입니다. 재밍을 이해하고 예방하는 것은 제약 및 화장품의 흐름, 음식 가공 및 소프트 로봇 재료의 설계와 같은 다양한 응용 분야에서 중요합니다. 광범위한 연구에도 불구하고, 방해를 예측하고 피하기위한 전략을 예측할 수있는 포괄적 인 이론적 프레임 워크는 여전히 부족합니다. 여기, 우리는 유체 재료의 방해를 담당하는 미세한 메커니즘을 포착하는 이론적 모델을 개발합니다. 우리의 모델은 재료의 미세 구조가 입자가 서로 지나가는 것을 방지하는 강력하고 상호 연결된 네트워크를 개발할 때 방해가 발생한다는 것을 보여줍니다. 우리는 이들 네트워크의 형성을 제어하는 주요 매개 변수를 식별하고 이러한 매개 변수의 함수로서 재밍 확률에 대한 분석적 표현을 도출합니다. 우리의 모델은 광범위한 소프트 물질 시스템에서 재밍을 이해하고 예측하고 입자 모양 최적화, 입자 상호 작용 제어 및 외부 필드 적용과 같은 재밍을 피하기위한 전략을 설계하는 강력한 도구를 제공합니다.
소개 :
재밍은 유체 물질이 흐르는 상태에서 고체와 같은 상태로 전환되는 현상으로, 물질이 흐를 수 없게된다. 이 전이는 종종 재료의 점도와 탄력성의 극적인 증가를 동반하여 조작 또는 처리하기가 어렵거나 불가능합니다. 재밍은 과립 재료, 콜로이드 및 생물학적 조직을 포함한 광범위한 소프트 물질 시스템에서 일반적으로 관찰됩니다. 재밍을 이해하고 예방하는 것은 제약 및 화장품의 흐름, 음식 가공 및 소프트 로봇 재료의 설계와 같은 다양한 응용 분야에서 중요합니다.
이론적 모델 :
우리의 이론적 모델은 자유 부피의 개념을 기반으로하며, 이는 입자가 재료 내에서 움직일 수있는 공간입니다. 방해는 자유 부피가 너무 작아서 입자가 서로를 재 배열하고 흐르도록 할 때 발생합니다. 우리는 입자의 배제 된 부피와 그들 사이의 상호 작용을 고려하여 자유 부피를 계산합니다. 우리는 자유 부피가 입자 모양, 입자 상호 작용 및 재료에 적용되는 외부 필드에 의존한다는 것을 보여줍니다.
재밍 확률 :
자유 부피의 계산을 기반으로, 우리는 강성, 상호 연결된 네트워크의 형성을 제어하는 주요 매개 변수의 함수로서 재밍 확률에 대한 분석적 표현을 도출합니다. 이들 파라미터는 입자 부피 분율, 입자 형상, 입자 간 상호 작용 및 외부 필드를 포함한다. 우리의 모델은 입자 부피 분율이 증가함에 따라 재밍 확률이 증가하고, 비 구형 입자 모양, 매력적인 입자 간 상호 작용 및 외부 필드의 부재가 증가 함을 예측합니다.
방해를 피하기위한 전략 :
우리의 모델은 유체 재료의 방해를 피하는 방법에 대한 통찰력을 제공합니다. 재밍을 제어하는 주요 매개 변수를 조작함으로써 기존 재료의 방해를 방지하기위한 전략을 잼하거나 전략을 개발할 가능성이 적은 재료를 설계 할 수 있습니다. 예를 들어, 종횡비가 높은 입자를 사용하거나 외부 필드를 적용하여 재밍 확률을 줄일 수 있습니다.
결론 :
결론적으로, 우리는 유체 재료의 재밍을 이해하기 위해 이론적 모델을 개발했습니다. 우리의 모델은 재밍을 담당하는 미세한 메커니즘을 보여주고 주요 매개 변수의 함수로서 재밍 확률에 대한 분석적 표현을 제공합니다. 이 모델은 광범위한 소프트 물질 시스템에서 재밍을 예측하고 산업 및 기술의 다양한 응용에 중요한 영향을 미치는 재밍을 피하기위한 전략을 설계하는 강력한 도구를 제공합니다.
