稀的多分散胶体棒悬浮液中流动历史依赖的取向弛豫

流动下棒状胶体的取向和弛豫动力学支配着许多新兴软材料的光学和力学性质。在多分散悬浮液中，不同长度的粒子表现出不同的旋转扩散时间尺度，然而这种多分散性如何影响流动停止后的弛豫仍不清楚。特别是，预剪切速率如何决定随后的取向弛豫动力学尚未被充分理解。为了解决这个问题，我们在窄间隙 Taylor-Couette 池中对稀的纤维素纳米晶体 (CNC) 悬浮液施加简单剪切，并使用高速偏振成像测量流动停止后的双折射弛豫。为了解释实验，我们构建了一个由测量的长度分布参数化的多分散 Fokker-Planck 模型。结果表明，平均取向弛豫时间随着预剪切速率的增加而系统性地减小。此外，当根据基于加权平均棒长度的旋转扩散系数的 Péclet 数进行组织时，数据在很宽的剪切速率范围内与理论吻合良好。这种趋势的出现是因为随着预剪切速率的增加，对取向贡献最大的棒子群从较长的棒转移到较短的棒，这表明流动历史支配着取向弛豫动力学。在多分散系统中，取向弛豫时间不再是一个材料特定的常数，而是由流动条件和多分散性共同决定的。这项研究为理解多分散棒悬浮液中的取向动力学和解释流变光学测量提供了一个定量框架。