双重刚性转变决定干燥胶体液滴的归宿
软凝聚态物质
2023-09-25 v2
摘要
胶体悬浮液的液滴蒸发在许多场景中起着重要作用，例如奶粉生产、功能性超粒子的合成，以及气溶胶中或表面液滴内病毒与细菌的存活。蒸发液滴中胶体粒子的存在最终会导致致密壳层的形成，该壳层可能发生形状失稳。先前的研究提出，对于蒸发极快的液滴，失稳发生在粒子形成刚性多孔固体时，该固体由随机密堆积下永久团聚的粒子构成。然而，迄今为止，尚无测量能直接验证这一情景，并评估其是否也适用于以较低蒸发速率干燥的液滴，这严重限制了我们对这一现象的理解及其在应用中的调控可能。在此，我们结合宏观成像与干燥液滴中胶体纳米粒子微观动态的时空分辨测量，测量了壳层厚度的演化以及纳米粒子的空间分布与迁移性。我们发现，在高于某一阈值蒸发速率时，液滴会相继经历两次不同的形状失稳。尽管如先前关于快速蒸发液滴的研究所假设，第二次失稳源于纳米粒子的永久团聚，但我们表明第一次失稳是由壳层的可逆玻璃化转变引起的，此前未见报道。我们阐明了我们的发现，并在胶体液滴干燥的统一年态图中讨论了其意义。
引用
@article{arxiv.2307.08815,
title = {A double rigidity transition rules the fate of drying colloidal drops},
author = {Milani M and Phou T and Ligoure C and Cipelletti L and Ramos L},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.08815},
year = {2023}
}