Utilizing molecular dynamics simulations, we report a nonmonotonic dependence of the shear stress on the strength of a continuously increasing (i.e., time-varying) external magnetic field (H) in a liquid-crystalline mixture of magnetic and nonmagnetic anisotropic particles. We relate the origin of this nonmonotonicity of the transient dynamics to the competing effects of particle alignment along the shear-induced direction, on the one hand, and the magnetic field direction, on the other hand. To isolate the role of these competing effects, we consider a two-component mixture composed of particles with effectively identical steric interactions, where the orientations of a small fraction, i.e., the magnetic ones, are coupled to the external magnetic field. By increasing H from zero, the orientations of the magnetic particles show a Fréederickz-like transition and eventually start deviating from the shear-induced orientation, leading to an increase in shear stress. Upon further increase of H, a demixing of the magnetic particles from the nonmagnetic ones occurs, which leads to a drop in shear stress, hence creating a nonmonotonic response to H. Unlike the equilibrium demixing phenomena reported in previous studies, the demixing observed here is neither due to size-polydispersity nor due to a wall-induced nematic transition. Based on a simplified Onsager analysis, we rather argue that it occurs solely due to packing entropy of particles with different shear- or magnetic-field-induced orientations.

中文翻译：

---

剪切磁性液晶对不断增加的外部场的非单调响应。

利用分子动力学模拟，我们报道了在磁性和非磁性各向异性颗粒的液晶混合物中，剪切应力与强度的连续变化（即随时间变化）的外部磁场强度（H）具有非单调依赖性。我们将瞬态动力学的这种非单调性的起源一方面与沿着剪切诱导方向的粒子排列的竞争效应相联系，另一方面将其与磁场方向的竞争性联系起来。为了隔离这些竞争效应的作用，我们考虑了由具有有效相同空间相互作用的粒子组成的两组分混合物，其中小部分（即磁性）的方向耦合到外部磁场。通过将H从零增加，磁性粒子的取向表现出类似Fréederickz的转变，并最终开始偏离剪切诱导的取向，从而导致剪切应力增加。随着H的进一步增加，会发生磁性粒子与非磁性粒子的混合，这会导致剪切应力下降，从而产生对H的非单调响应。与先前研究中报道的平衡混合现象不同，此处观察到的混合是既不是由于尺寸多分散性，也不是由于壁诱导的向列相变。基于简化的Onsager分析，我们宁可认为发生这种情况完全是由于具有不同剪切场或磁场引起的方向的粒子的堆积熵。随着H的进一步增加，会发生磁性粒子与非磁性粒子的混合，这会导致剪切应力下降，从而产生对H的非单调响应。与先前研究中报道的平衡混合现象不同，此处观察到的混合是既不是由于尺寸多分散性，也不是由于壁诱导的向列相变。基于简化的Onsager分析，我们宁可认为发生这种现象完全是由于具有不同剪切场或磁场引起的方向的粒子的堆积熵。随着H的进一步增加，会发生磁性粒子与非磁性粒子的混合，这会导致剪切应力下降，从而产生对H的非单调响应。与先前研究中报道的平衡混合现象不同，此处观察到的混合是既不是由于尺寸多分散性，也不是由于壁诱导的向列相变。基于简化的Onsager分析，我们宁可认为发生这种现象完全是由于具有不同剪切场或磁场引起的方向的粒子的堆积熵。此处观察到的混合现象既不是由于尺寸多分散性，也不是由于壁诱导的向列相变。基于简化的Onsager分析，我们宁可认为发生这种现象完全是由于具有不同剪切场或磁场引起的方向的粒子的堆积熵。此处观察到的混合现象既不是由于尺寸多分散性，也不是由于壁诱导的向列相变。基于简化的Onsager分析，我们宁可认为发生这种现象完全是由于具有不同剪切场或磁场引起的方向的粒子的堆积熵。