複雑な流体

複合流体は、固体と液体（ポリマーなどの高分子の懸濁液または溶液）、固体と気体（粒状）、液体と気体（泡）、または液体と液体（エマルジョン）の2つの相が共存する混合物です。これらの流体は、相共存によって課される幾何学的制約のため、加えられた応力やひずみに対して異常な機械的応答を示します。この機械的応答には、固体のような挙動と流体のような挙動の間の遷移や変動が含まれます。これらの流体の機械的特性は、複数の長さスケールでの高無秩序性、ケージング、クラスタリングなどの特性に起因すると考えられます。^[1]

シェービング クリームは複雑な流体の一例です。応力がない場合、泡は固体のように見えます。つまり、流れず、(非常に) 軽い荷重しか支えられません。ただし、適切な応力がかかると、シェービング クリームは流体のように簡単に流れます。個々の泡のレベルでは、流れは小さな泡の集まりの再配置によって生じます。このスケールでは、流れは滑らかではなく、泡の再配置と応力の解放による変動で構成されます。これらの変動は、地震で研究されている変動に似ています。

複合流体中の粒子のダイナミクスは現在研究されている分野です。摩擦によって失われるエネルギーは、速度と法線力の非線形関数である可能性があります。構成粒子の密集による流れの位相的阻害は、これらのシステムの重要な要素です。高密度や低温などの特定の条件下では、外部から流れを誘発するように駆動されると、複合流体は、粒子の再配置による応力緩和に続いて固体のような挙動の不規則な間隔で特徴付けられます。これらのシステムのダイナミクスは、本質的に非常に非線形です。無限小量の応力の増加または単一粒子の小さな変位により、停止状態と流体のような挙動の違いが生じる可能性があります。^[2]

自然界に見られる多くの物質は複合流体の範疇に入るが、それらについて十分に理解されていることはほとんどなく、その物質特性に関する結論は依然として矛盾し、議論の余地がある^{[引用が必要]}。これらのシステムを注意深く研究することで、「新しい物理学」や新しい物質の状態が発見される可能性がある^{[引用が必要]}。たとえば、これらのシステムはジャムを起こす可能性があり、これらのシステムがジャムを起こしたり解除したりする仕組みを考えるために「ジャミング相図」を使用できると示唆されている^{[誰によって？ ]}。さらなる研究でこれらの発見が実証されるか、またはそのような理論的枠組みが有用であるかどうかは不明である。これまでのところ、この膨大な理論的研究は実験によって十分に裏付けられていない^{[引用が必要]}。

• ステファン・ヘルミングハウスの複雑流体力学部門
• デイビッド・ワイツのソフト凝縮物質物理学研究所
• ハワード・ストーンの複雑流体グループ
• 物理化学およびソフトマターグループ、ワーゲニンゲン
• Bob Behringer の複雑な流体のページ
• Hernán Alejandro Makse の複雑流体ページ
• 複雑流体・非線形力学研究室
• フランソワ・グラナーの複雑な流体のページ
• カーネギーメロン大学複雑流体工学センター
• UCLA 複雑流体および界面物理学センター
• ペンシルバニア大学のパウロ・アラティア複雑流体研究所
• ETH チューリッヒの複雑流体と計算高分子物理学
• UPRM のウバルド M. コルドバ-フィゲロアの低レイノルズ流体力学グループ
• Zhengdong Cheng の軟凝縮物グループ
• ニューイングランド複合流体（NECF）作業グループ