吸引性碳黑分散体：剪切下的结构与机械响应

胶体分散体的流变学行为在广泛的应用中至关重要，包括建筑材料、能源存储系统和食品产品。这些分散体持续表现出非牛顿行为，这是由胶体形貌、体积分数和胶体间相互作用力等复杂相互作用的结果。理解胶体在流动下的结构形成仍是一个挑战，尤其是在存在导致簇团形成的吸引力时。本研究采用协同方法，将流变学与超小角X射线散射（USAXS）相结合，探讨吸引性碳黑（CB）分散体的流动诱导结构变换及其对粘度的影响。我们的关键发现可概括如下。首先，测试不同的CB体积分数，在高剪切速率的水动力学规律下，CB颗粒聚集形成分形簇。其尺寸符合剪切速率的幂律，$\xi_c \propto \dot{\gamma}^{-m}$，其中$m\simeq 0.5$。其次，借鉴簇的分形结构，我们计算了有效体积分数$\phi_{\mathrm{eff}}$，发现微观结构模型能够有效解释水动力应力的贡献。我们识别出临界剪切速率$\dot{\gamma^*}$和临界有效体积分数$\phi_{\mathrm{eff}}^{*}$，在此处簇团渗透形成动态网络。