非平衡自驱动与剪切体系内在关联的研究
批准号:
12074355
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
徐宁
依托单位:
学科分类:
液态、准晶与非晶态物理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐宁
中文摘要
以往关于活性物质的研究主要聚焦于探索其新奇的自组织现象,与这些研究的关注点不同,本项目把活性物质的自驱动视为迫使体系运动的驱动力,通过计算机模拟和理论分析,全面、深入地探讨自驱动体系与剪切体系(另一种被广泛研究的非平衡体系)之间的潜在关联。基于以往的研究已经建立起来的对剪切体系的认识,本项目将从三个方面开展对两个体系的比较:(1)非晶固体对准静态自驱动(剪切)的响应,(2)自驱动(剪切)流动态的流变和统计特性,以及(3)自驱动(剪切)固化。为了项目的开展,我们发展了实现准静态自驱动的新的模型方法,并且通过先期预研检验了项目的可行性。自驱动和剪切是两种截然不同的力的加载方式,探讨两者之间的关联并且尝试建立两者之间定量或半定量的关系,对于非平衡态理论的发展将起到重要的推动作用。
英文摘要
Previous studies of active matter have been mainly focused on the finding of novel self-organization phenomena. Different from those studies, in this project, we treat self-propulsion of active matter as the force to drive the system to move and plan to systematically and thoroughly investigate the underlying correlations between self-propelled systems and sheared systems (another type of widely studied nonequilibrium systems), via computer simulation and theoretical analysis. Based on the knowledge of sheared systems established in previous studies, this project will compare self-propelled systems with sheared systems in three aspects: (1) response of noncrystalline solids to quasistatic self-propulsion (shear), (2) rheological and statistical properties of self-propulsion (shear) flows, and (3) self-propulsion (shear) induced solidification. In order to conduct the project, we have developed a new model to realize quasistatic self-propulsion and verified its feasibility through pilot studies. Self-propulsion and shear are two entirely different ways of loading. Therefore, to explore the underlying correlations between them and establish their quantitative or semi-quantitative connections will significantly propel the development of the theories of nonequilibrium systems.
项目运用理论和模拟手段系统比较活性自驱动和剪切这两种截然不同的加载方式对非晶体系的动力学和非平衡热力学特性的影响,探讨两者之间的相似性和潜在关联,从而为发展非平衡体系的理论奠定基础。在项目的支持下,我们开展了非晶固体对两种加载的响应、两种加载导致的流变特性及固化现象等内容的研究,取得了一系列创新成果,基本完成了预期目标。共发表了7篇SCI论文,其中包括1篇Nat. Commun.、1篇Sci. Adv.、2篇PNAS、1篇Phys. Rev. Lett.和1篇Soft Matter,还有1篇受邀为Curr. Opin. in Solid State & Mater. Sci.撰写的综述。代表性的成果包括:发现非晶固体在准静态剪切和自驱动加载下的有效温度都等同于体系的平衡态特征温度,澄清了慢演化非平衡体系有效温度的本质;发现剪切和自驱动稀释都源于逾渗团簇被打破的微观机理,给出了活性物质导致牛顿流体粘度下降的合理解释;发现并解释了非晶固体在剪切、自驱动等负载条件下失稳的新机制,并且定义了可以表征非晶固体结构和稳定性的微观序参量;通过负载稳定性分析给出了非晶固体低频本征振动态密度的新图像,解决了以往的争议。通过这些工作,我们给出了剪切和自驱动具有内在关联的一系列强有力的证据。
非晶固体稳定性及其在超材料中的应用
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批准号:12334009
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项目类别:重点项目
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资助金额:239万元
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批准年份:2023
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负责人:徐宁
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依托单位:
结晶、玻璃化以及有序和无序的关联
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批准号:11734014
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项目类别:重点项目
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资助金额:330.0万元
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批准年份:2017
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负责人:徐宁
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依托单位:
软物质非晶固体本征振动模的理解、应用及调控
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批准号:11574278
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项目类别:面上项目
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资助金额:66.0万元
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批准年份:2015
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负责人:徐宁
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依托单位:
软芯胶体系统的自组装
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批准号:91027001
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2010
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负责人:徐宁
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依托单位:
不定形系统的Jamming和玻璃化转变的数值和理论研究
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批准号:11074228
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项目类别:面上项目
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资助金额:38.0万元
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批准年份:2010
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负责人:徐宁
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依托单位:
国内基金
海外基金