Анализ устойчивости растянутой нити полимерного геля

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

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

Author for correspondence.
Email: subbotin@ips.ac.ru
Russian Federation, 119991, Москва, Ленинский пр., 29; 119071, Москва, Ленинский пр., 31

А. Н. Семенов

Université de Strasbourg

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

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. A polymer gel filament of length L and radius a (L >> a) that is pre-stretched and fixed at the ends. Colour drawings can be viewed in the electronic version.

Download (5KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of the reduced wave vector y* corresponding to the maximum growing mode on the parameter α (a) and the reduced maximum growth rate Γ as a function of α (b).

Download (22KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependences of the reduced wave vector y* and the corresponding maximum growth rate Γ on θ for α << 1.

Download (11KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Graph of the dimensionless wave vector y = yst (θ) when Γ = 0, α → ∞ and θ > 2.

Download (8KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences