Анализ устойчивости растянутой нити полимерного геля

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проанализирована устойчивость предварительно растянутой и фиксированной за концы цилиндрической нити слабо сшитого полимерного геля относительно варикозных возмущений. Исследовано влияние на динамику возмущений капиллярных сил, упругости геля и взаимодействий и сформулирован критерий возникновения неустойчивости нити. Выведено дисперсионное уравнение и на его основе найдена наиболее быстро растущая мода возмущений, а также определена ее скорость роста в зависимости от макроскопических характеристик геля и радиуса нити.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Субботин

Инстинут нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук; Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: subbotin@ips.ac.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр., 29; 119071, Москва, Ленинский пр., 31

А. Н. Семенов

Université de Strasbourg

Email: subbotin@ips.ac.ru
Франция, 23, rue du Loess, BP 8404767034, Strasbourg, Cedex 2

Список литературы

  1. Eggers J., Villermaux E. // Rep. Prog. Phys. 2008. V. 71. P. 036601.
  2. Bazilevskii A.V., Voronkov S.I., Entov V.M., Rozhkov A.N.// Sov. Phys. Dokl. 1981. V.26. P. 333.
  3. McKinley G.H. Rheologycal Review. Aberystwyth: The British Society of Rheology, 2005. P. 1.
  4. Stelter M., Brenn G., Yarin A. L., Singh R.P., Durst F. // J. Rheol. 2000. V. 44. P. 595.
  5. Stelter M., Brenn G., Yarin A.L., Singh R.P., Durst F. // J. Rheol. 2002. V. 46. P. 507.
  6. Bazilevskii A.B., Rozhkov A.N. // Fluid Dynamics.. 2014. V. 49. P. 827.
  7. Oliveira M.S.N., McKinley G.H. // Phys. Fluids. 2005. V. 17. P. 071704.
  8. Sattler R., Wagner C., Eggers J. // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. P. 164502.
  9. Bazilevskii A.V., Rozhkov A.N. // Fluid Dynamics. 2015. V. 50. P. 800.
  10. Sattler R., Gier S., Eggers J., Wagner C. // Phys. Fluids. 2012. V. 24. P. 023101.
  11. Deblais A., Velikov K.P., Bonn D. // Phys. Rev. Lett. 2018. V. 120. P. 194501.
  12. Kuzin M.S., Skvortsov I.Yu., Gerasimenko P.S., Subbotin A.V., Malkin A.Ya. // J. Mol. Liq. 2023. V. 392. P. 123516.
  13. Kibbelaar H.V.M., Deblais A., Burla F., Koenderink G.H., Velikov K.P., Bonn D. // Phys. Rev. Fluids. 2020. V. 5. P. 092001(R).
  14. Dinic J., Zhang Y., Jimenez L.N., Sharma V. // ACS Macro Lett. 2015. V. 4. P. 804.
  15. Malkin A.Ya., Semakov A.V., Skvortsov I.Yu., Zatonskikh P., Kulichikhin V.G., Subbotin A.V., Semenov A.N. // Macromolecules. 2017. V. 50. P. 8231.
  16. Dinic J., Sharma V., // PNAS. 2019. V. 116. P. 8766.
  17. Arnolds O., Buggisch H., Sachsenheimer D., Willenbacher N. // Rheol. Acta. 2010. V. 49. P. 1207.
  18. Yarin A.L. Free Liquid Jets and Films: Hydrodynamics and Rheology. New York: Wiley, 1993.
  19. Entov V.M., Hinch E.J. // J. Non-Newtonian Fluid Mech. 1997. V. 72. P. 31.
  20. Clasen C., Eggers J., Fontelos M.A., Li J., McKinley G.H. // J. Fluid Mech. 2006. V. 556. P. 283.
  21. Deblais A., Herrada M.A., Eggers J., Bonn D. // J. Fluid Mech. 2020. V. 904, P. R2.
  22. Eggers J., Herrada M.A., Snoeijer J.H. // J. Fluid Mech. 2020, V. 887. P. A19.
  23. Semenov A., Nyrkova I. // Polymers. 2022. V. 14. P. 4420.
  24. Subbotin A.V., Semenov A.N. // Macromolecules. 2022. V. 55. P. 2096.
  25. Subbotin A.V., Nyrkova I.A., Semenov A.N. // Polymer Science C., 2023. V. 65. № 1. P. 11.
  26. Bazilevskii A.V., Entov V.M., Rozhkov A.N. // Polymer Science A. 2001. V. 43. № 7. P. 716.
  27. Dinic J., Jimenez L.N., Sharma V. // Lab. Chip. 2017. V. 17. P. 460.
  28. Keshavarz B., Sharma V., Houze E.C., Koerner M.R., Moore J.R., Cotts P.M., Threlfall-Holmes P., McKinley G.H. // J. Non-Newtonian Fluid Mech. 2015. V. 222. P. 171.
  29. Tirtaatmadja V., McKinley G.H., Cooper-White J.J. // Phys. Fluids. 2006. V. 18. P. 043101.
  30. Sur S., Rothstein J. // J. Rheol. 2018. V. 62. P. 1245.
  31. Subbotin A.V., Semenov A.N. // J. Rheol. 2023. V. 67. P. 1091.
  32. Subbotin A.V., Semenov A.N. // J. Rheol. 2023. V. 67. P. 53.
  33. Barrière B., Sekimoto K., Leibler L. // J. Chem. Phys. 1996. V. 105. P. 1735.
  34. Snoeijer J.H., Pandey A., Herrada M.A., Eggers J. // Proc. Roy. Soc. A. 2020. V. 476. P. 20200419.
  35. Mora S., Phou T., Fromental J.M., Pismen L.M., Pomeau Y. // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 105. P. 214301.
  36. Xuan C., Biggins J. // Phys. Rev. E. 2017. V. 95. P. 053106.
  37. Pandey A., Kansal M., Herrada M.A., Eggers J., Snoeijer J. H. // Soft Matter. 2021. V. 17. P. 5148.
  38. Fong H., Chun I., Reneker D.H. // Polymer. 1999. V. 40. P. 4585.
  39. Yu J.H., Fridrikh S.V., Rutledge G.C. // Polymer. 2006. V. 47. P. 4789.
  40. Helgeson M.E., Grammatikos K.N., Deitzel J.M., Wagner N.J. // Polymer. 2008. V. 49. P. 2924.
  41. Carroll C.P., Joo Y.L. // J. Non-Newt. Fluid Mech. 2008. V. 153. P. 130.
  42. Wang C., Hashimoto T., Wang Y., Lai H.-Y., Kuo C.-H. // Macromolecules. 2018. V. 51. P. 4502.
  43. Kulichikhin V.G., Skvortsov I.Yu., Subbotin A.V., Kotomin S.V., Malkin A.Ya. // Polymers. 2018. V. 10. № 8. P. 856.
  44. Skvortsov I. Yu., Kuzin M.S., Gerasimenko P.S., Patsaev T.D., Subbotin A.V. Kulichikhin V.G. // Phys. Fluids. 2024. V. 36. P. 083117.
  45. Entov V.M. // Arch. Mechanics. 1978. V. 30. № 4–5. P. 453.
  46. Bazilevskii A.V., Entov V.M., Rozhkov A.N. // Fluid Dynamics. 1985. V. 20. P. 169.
  47. Lifshits I.M., Grosberg A.Yu., Khokhlov A.R. // Rev. Mod. Phys. 1978. V. 50. P. 683.
  48. Гросберг А.Ю., Хохлов А.Р. Статистическая физика макромолекул. М.: Наука, 1989.
  49. Kamiyama Y., Tamate R., Hiroi T., Samitsu S., Fujii K., Ueki T. // Sci. Adv. 2022. V. 8. P.eadd0226.
  50. Peng Y.-H., Hsiao S.-K., Gupta K., Ruland S., Auernhammer G.K., Manfred F., Maitz M.F., Boye S., Lattner J., Gerri C., Honigmann A., Werner C., Krieg E. // Nature Nanotechnol. 2023. V. 18. P. 1463.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Нить полимерного геля длины L и радиуса a (L >> a) которая предварительно растянута и фиксирована за концы. Цветные рисунки можно посмотреть в электронной версии.

Скачать (5KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость приведенного волнового вектора y*, соответствующего максимально растущей моде, от параметра α (a) и приведенная максимальная скорость роста Γ в зависимости от α (б).

Скачать (22KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости приведенного волнового вектора y* и соответствующей максимальной скорости роста Γ от θ для α << 1.

Скачать (11KB)
Метаданные
5. Рис. 4. График безразмерного волнового вектора y = yst (θ) при Γ = 0, α → ∞ и θ > 2.

Скачать (8KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024