利用修正的瑞利空化气泡溃灭时间估算粘弹性软材料属性
软凝聚态物质
2023-10-05 v1 流体动力学
摘要
准确测定软材料的高应变率(> 10^3 1/s)本构属性仍是一项艰巨挑战。尽管实验技术近期有所进展，特别是惯性微空化流变仪(IMR)，但其对气泡空化动力学进行可视化的内在要求限制了该方法仅适用于名义上透明的材料。在此，为应对该挑战并将IMR的实验能力拓展至光学不透明材料，我们研究了能否利用从气泡成核到溃灭的时间间隔（表征为气泡溃灭时间）的声学特征，在无法直接对组织内气泡成像的情况下推断粘弹性材料属性。通过引入依赖于所考察材料刚度、针对软材料的修正瑞利溃灭时间，我们表明原则上可获得所研究软材料粘弹性属性的量级或更优估计。利用新开发的基于能量的理论框架，我们表明对于刚度大于10 kPa的材料，单次气泡空化事件中的气泡溃灭时间可提供关于该材料本构属性的定量且有价值的信息。对于极软材料（即剪切模量小于10 kPa），我们的理论表明除非溃灭时间测量具有极高精度且不确定性低，否则仅基于气泡溃灭时间的材料属性估计将不准确，且需要空化运动学的视觉分辨。
引用
@article{arxiv.2310.02475,
title = {Estimating viscoelastic, soft material properties using a modified Rayleigh cavitation bubble collapse time},
author = {Jin Yang and Alexander McGhee and Griffin Radtke and Mauro Rodriguez and Christian Franck},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.02475},
year = {2023}
}