热敏微凝胶悬浮液中平台剪切模量的自由能模型

聚合物微凝胶因其独特的微观结构而表现出引人入胜的宏观流动特性。微凝胶胶体通常由具有径向衰减密度分布的交联聚合物网络组成，形成致密核心并被模糊电晕 (fuzzy corona) 包围。值得注意的是，由聚 (N-异丙基丙烯酰胺) (PNIPAM) 合成的微凝胶具有热响应性，能够根据温度调整其尺寸和密度分布。在低临界溶解温度 ($T_\text{LCST} \sim 33$ $^\circ$C) 以上，微凝胶的聚合物网络发生坍缩，通过可逆过程排出水分。相反，在 $33$ $^\circ$C 以下，微凝胶网络溶胀，变得高度可压缩，并允许有效体积分数超过一的过填充。在致密堆积条件下，微凝胶经历不同阶段的形变：电晕压缩与刻面化、相互渗透，最后是各向同性压缩。每个阶段在致密微凝胶悬浮液的屈服应力和弹性模量中均表现出特征信号。在此，我们通过最小化准平衡自由能（涵盖所有相关能量贡献）引入了一个线性弹性剪切模量模型。我们将模型预测与不同密度和温度下微凝胶悬浮液的振荡剪切流变测试实验结果进行比较，从而验证了我们的模型。我们的研究结果表明，结合宏观流变测量与该模型，可以实现对聚合物相互作用参数的温度依赖性表征。