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Microfluidics of active matter and Non-newtonian fluids

Active matter and non-Newtonian fluids

작은 길이 척도에서 천천히 흐르는 유체는 세면대의 수돗물이나 파도치는 바닷물과는 거동이 다릅니다. 식물의 모세관, 동물의 혈관, 헤엄치는 박테리아 등이 이와 같은 미세유체역학의 (microfluidics) 영역에 존재하는 시스템들의 예입니다. 미세유체역학의 영역에서는 점성력에 비해 관성력이 훨씬 작아 관성을 무시할 수 있어, 소위 작은 레이놀즈 수 (low Reynolds number)를 가지게 됩니다. 관성을 무시할 수 있어 얼핏 단순한 문제로 보일 수 있으나, 연성 물질의 점탄성을 (viscoelasticity) 고려하면 그리 간단한 문제가 아닙니다. 즉, 점성을 (viscosity) 가지는 동시에 탄성을 (elasticity) 가지고, 이 점탄성이 상수가 아니라 shear rate (history)에 따라서 바뀌는 Non-Newtonian fluids라면 더욱 흥미로운 문제가 됩니다. 여러분이 아주 빠르게 특정 Non-Newtonian fluids 위를 걷는다면, fluids 위를 걸을 수도 있습니다.  Non-Newtonian 유체는 아주 생소하게 들리지만, 우리 주변의 많은 고분자 용액이나 콜로이드들이 이런 성질을 가지고 있습니다.

<Figure 1. Microfludics-generated droplets of LC/Polymer solution before (Left) and after (Right) solvent evaporation >