高剪切下粘弹性流体中粒子的反常结晶有序
软凝聚态物质
2023-06-28 v3 应用物理
摘要
向粘弹性悬浮液中添加粒子会显著改变混合物的性质,尤其当其在剪切或其他加工过程中。剪切诱导的聚合物拉伸产生弹性应力,导致测量粘度随剪切增加而大幅上升,以及粒子间的吸引相互作用,从而引发成链。在更高剪切率下,即便无粒子流动也会变得不稳定。这种不稳定性使得确定粒子悬浮液的性质非常困难。在此,我们使用全浸没平行板几何来测量粘弹性流体中粒子悬浮液的高剪切率行为。我们发现悬浮液中粒子出现意外的分离,在池中心形成一层粒子。值得注意的是,单分散粒子形成了结晶层,显著改变了剪切不稳定性。通过结合速度场与扭矩涨落的测量,我们表明该固体层破坏了流动不稳定性,并为扭矩涨落引入了一个新的单频分量,反映了流动中的主导速度模式。这些结果凸显了极高剪切率下粒子与承载粘弹性流体之间的相互作用。
引用
@article{arxiv.2303.09493,
title = {Anomalous crystalline ordering of particles in a viscoelastic fluid under high shear},
author = {Sijie Sun and Nan Xue and Stefano Aime and Hyoungsoo Kim and Jizhou Tang and Gareth H. McKinley and Howard A. Stone and David A. Weitz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.09493},
year = {2023}
}
备注
SI Videos and future data sharing are available at https://doi.org/10.7910/DVN/K0XZ6N