非晶固体的Jamming转变及流变的研究
本文关键词：非晶固体的Jamming转变及流变的研究 出处：《中国科学技术大学》2015年博士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：相变是生活中很常见的现象,比如气液相变、液固相变。平衡态系统中的相变已经被很好的理解了,甚至可以从理论上给出很精确定量的预测,但是在非平衡态系统中,还有很多未知的东西,比如非晶固体到流体的转变。符合这种描述的转变有很多,有玻璃化转变、颗粒物质的流变、交通流的堵塞等等,他们都有一个共性,就是发生转变的时候结构几乎没有变化,但是力学和动力学性质都发生了巨大的变化。为了理解这一类的相变,Jamming转变这一简单模型被提了出来。在这个模型中,一共有三个参数,分别是密度,温度和剪切应力,通过减小密度,增大温度和剪切应力都可以使非晶固体转变为流体。 在Jamming转变模型中,由纯排斥相互作用的粒子构成的体系(如胶体、颗粒物质)存在一个Jamming转变密度,通常被称为点J,它混合了一级相变以及连续相变两种特征。在点J以上,通过改变系统密度可以看到势能、压强、剪切模量、体弹性模量都是连续从0开始增长,配位数在该点却是一个跳变。为了完整的理解转变点的性质,另外两个参量,温度和剪切应力也有必要考虑进来。我们的工作正是从剪切的角度考虑了点J的临界性质,并且间接的给出了临界点的发散尺度。 除此之外,由于我们开发的寻找恒定剪切力稳定位形的方法,可以快速寻找到具有恒定剪切力Jammed态的优势,我们可以对大量的具有同样剪切力的位形进行系综平均,这使得我们可以定量测量剪切力对系统造成的影响。我们测量了系统的势能、压强、相互作用力的分布、力网络的各向异性,发现了恒定剪切力方法和准静态剪切法得到的系综的区别。通过观察力网的各向异性,我们观察到键角的分布在两个互补网络两侧有很明显的非对称性。 最后,由于受到实验的启发,我们研究了短程吸引相互作用系统在剪切作用下的行为,并且发现了和实验一致的现象,通过与摩擦系统下的Shear jamming现象做对比,我们对带有极短程吸引的系统,在点J以下的区域划分成三个区域,分别是Shear jamming、Shear fragility、Shear gelation。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O414.13
【共引文献】
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，本文编号：1354305
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