Ca$^{2+}$ 诱导果胶生物聚合物凝胶的形成与破裂

当将钙盐添加到多糖果胶的水溶液中时，果胶链之间会形成离子交联，从而在稀溶液中产生凝胶网络。在本工作中，采用动态光散射（DLS）研究构成凝胶的分形聚集体（絮体）的微观动力学，同时进行流变学测量以研究凝胶破裂过程。随着钙盐浓度的增加，DLS 实验显示絮体的多分散性与凝胶网络的特征弛豫时间同时增加。超过临界盐浓度后，絮体相互连接形成反应受限的分形凝胶网络。流变学研究表明，线性流变响应的极限和破裂这些网络所需的临界应力均随盐浓度的增加而降低。这些特征表明，此处研究的离子介导果胶凝胶处于“强连接”机制，其特征是絮体间连接强于絮体内连接。对本文提供的实验数据进行的标度分析表明，单个分形絮体的弹性模量对添加的盐浓度表现出幂律依赖关系。我们得出结论，当果胶和盐浓度同时增加时，果胶分形絮体的数量与交联密度同时增加，从而导致体弹性模量出现非常大的值。