声学空化流变测量术
软凝聚态物质
2020-11-24 v1 流体动力学
摘要
软材料的表征颇具挑战性，因其高柔顺性以及力学性能的应变率依赖性。基于惯性微空化的高应变率流变测量法（IMR）[Estrada 等, J. Mech. Phys. Solids, 2018, 112, 291-317] 将激光诱导空化测量与气泡动力学模型结合，以测量聚丙烯酰胺水凝胶在 至 s 高应变率下的局部性质。虽有前景，激光诱导空化在成核过程中涉及等离子体形成与光学击穿，该过程可能在测量前改变局部材料性质。本研究中，我们将 IMR 方法拓展至另一种空化产生手段，即高幅聚焦超声，并将所得基于声学空化的 IMR 应用于表征琼脂糖水凝胶的力学性质。包括黏度、弹性常数与无应力气泡半径在内的材料性质由 与 琼脂糖凝胶中的气泡半径历史推断得出。采用基于集合的数据同化进一步辅助解释所得估计。所得参数分布与已有的琼脂糖凝胶性质测量及与凝胶浓度和高应变率加载相关的预期趋势一致。我们的发现证明了将 IMR 与数据同化方法结合单气泡声学空化数据以测量黏弹性的效用。
引用
@article{arxiv.2011.11174,
title = {Acoustic Cavitation Rheometry},
author = {Lauren Mancia and Jin Yang and Jean-Sebastien Spratt and Jonathan R. Sukovich and Zhen Xu and Tim Colonius and Christian Franck and Eric Johnsen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.11174},
year = {2020}
}