冻结过程中水凝胶的变形
软凝聚态物质
2024-10-10 v1 流体动力学
摘要
我们对不同聚合物浓度的琼脂水凝胶滴液进行实验，制冷的铜基基板上进行方向性冻结。与文献中研究的水滴不同，后者在冻结过程中液体部分可以重新组织；而本实验中的滴液表现出明显的变形。这种变形是由于存在于水凝胶中的弹性粘性固体聚合物基质所致，该基质防止未冻结部分发生变形，从而主要导致沿温度梯度方向的拉伸。随后我们推导了描述该变形的模型。该模型假设冻结前沿为平面，前沿处的体积变化满足斯特efan条件，而待冻结的剩余体积与初始形状相同。只要水在孔隙水凝胶中的流动可以忽略，该模型所做出的假设与实验观察结果一致良好。该模型对不同物体形状也适用，因为水凝胶可自由模塑而无需容器。
引用
@article{arxiv.2410.06766,
title = {Deformation of hydrogel during freezing},
author = {Lila Séguy and Axel Huerre and Suzie Protière},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.06766},
year = {2024}
}