Shear-thinning rheology reverses wall-induced motion of low-Reynolds-number propellers

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作者
Amin Balazadeh Koucheh,Benjamin C. Ratner,On Shun Pak,Roberto Zenit,Ebru Demir
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:128 (24) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0333605
摘要

We experimentally investigate how shear-thinning rheology modifies the near-wall motion of low-Reynolds-number propellers. Using a magnetic actuation platform, we examine two representative systems: a rotating spherical roller and a helical propeller near a solid boundary. In a Newtonian fluid, the spherical roller exhibits forward wall-induced translation, while the helical propeller displays forward propulsion accompanied by lateral drift. In shear-thinning fluids, however, increasing the actuation frequency qualitatively alters these behaviors. For the spherical roller, the direction of wall-induced translation reverses beyond a critical frequency, producing backward motion. For the helical propeller, shear-thinning rheology reverses the lateral drift while simultaneously enhancing forward propulsion. These results provide direct experimental evidence that shear rate-dependent viscosity can fundamentally modify boundary-mediated propulsion at low Reynolds number, with implications for the design and control of microrobots operating in complex biological fluids.

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