向列相液晶 MBBA 的液滴破碎

液滴破碎是牛顿流体中研究充分的现象。该行为的一个特性是，无论初始条件如何，最小半径均表现出与距破碎剩余时间 $\tau$ 的幂律缩放关系。由于具有额外的结构和剪切依赖粘度，液晶为此类研究带来了有趣的复杂性。在此，我们研究一种名为 MBBA 的合成向列相液晶的破碎过程。我们利用原位交叉偏振器装置结合液桥破碎仪来确定溶液的相态。与粘性 - 惯性流体破碎中缩放行为的先前研究一致，当 MBBA 处于各向同性相时，最小半径随 $\tau^{1.03 \pm 0.04}$ 减小。然而，在向列相中，我们观察到非常不同的变细行为。我们对变细剖面的测量结果与两种解释相符。第一种解释认为破碎是普适的，由两个不同的机制组成。第一个机制的特征是具有单个最小值的对称剖面，其半径随 $\tau^{1.51 \pm 0.06}$ 减小。第二个也是最后一个机制的特征是具有两个最小值，其半径随 $\tau^{0.52 \pm 0.11}$ 减小。这些结果与先前对液晶 8CB 和 5CB 向列相破碎的测量结果高度一致。有趣的是，我们发现整个变细行为也可以用指数衰减拟合，即 $R_{min} \sim \exp((1.2\times 10^2 \text{ Hz}) \tau)$。这种依赖性更让人想起聚合物中的破碎，其中熵拉伸减缓了变细过程。液晶中类似的减缓机制可能源于控制缺陷动力学的拓扑约束所起的作用。与此解释一致，交叉偏振器图像表明，在破碎过程中液晶畴发生了显著的取向排列。