胶体凝胶老化的布朗动力学模拟

利用超长时长的布朗动力学模拟研究了胶体凝胶的老化。采用 Asakura Oosawa 对耗散相互作用的描述来模拟简单的胶体-聚合物混合物。在凝胶形成过程中识别出几个不同的区域。中间散射函数表现出双重衰减特征，这是某些动力学过程被冻结的系统的典型特征。短时间下的 $\beta$ 弛豫可以用 Krall-Weitz 模型解释，该模型描述了由存在的弹性模式引起的退相关。长时间下的 $\alpha$ 弛豫可以很好地用拉伸指数函数描述，显示出较宽的弛豫时间谱，其 $q$ 依赖关系为 $\tau_{\alpha} = q^{-2.2}$，低于扩散情况。对于最短等待时间，使用了两个拉伸指数函数的组合，表明存在双峰分布。提取的弛豫时间随等待时间的变化关系为 $\tau_{\alpha}=\tau_w^{0.66}$，慢于简单老化情况。发现实空间位移具有强烈的非高斯性，并在空间和时间上存在关联。我们未能找到明确的证据表明凝胶老化是由内应力驱动的。相反，我们假设在这种弱相互作用凝胶的情况下，老化行为源于链的热扩散，并受到不连续断裂的渗流网络约束。尽管机制不同，但一些结果与玻璃老化的相似性十分显著。