Анализ устойчивости растянутой нити полимерного геля

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription 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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».