利用声辐射力对微凝胶蠕变的介观研究

我们研究了直径 330 $\mu$m 的球体在聚焦超声场施加的声辐射压力作用下、嵌入 Carbopol 微凝胶中的运动。利用显微视频追踪球体在微凝胶内的运动，并与流变仪进行的常规蠕变与恢复测量进行比较。我们发现，在中等超声强度下，球体以时间的幂律蠕变，其指数 $\alpha \simeq 0.2$，显著小于由微凝胶屈服应力以下的全局蠕变测量推断出的指数（$\alpha \simeq 0.4$）。此外，蠕变后球体的弛豫运动与全局恢复分别符合这两个不同指数。通过实现在球体尺度上以微牛顿量级力进行的流变表征，本实验为声学“介观流变学”铺平了道路，其探测的体积与力介于标准宏观流变学与经典微观流变学之间。它们也引发了关于变形场几何形状以及球体尺寸与表面性质对软材料蠕变行为影响的新问题。