凝胶化作为受流体动力学与机械等静性阻碍的凝聚过程
软凝聚态物质
2021-08-12 v1
摘要
胶体凝胶具有独特的力学与传输性质，源于其双连续本质，即胶体网络与黏性溶剂交织，并已在食品、化妆品、建筑材料及软骨替换等医疗应用中获得大量应用。迄今，我们对胶体凝胶化过程的理解局限于长时间动力学效应，其中凝胶化被视为被玻璃化转变中断的相分离过程。然而，该图景忽略了两个重要效应：流体动力学相互作用的影响，以及机械稳定性的涌现。通过共聚焦显微镜实验，我们在此以单粒子分辨率成功追踪了凝胶化的完整过程，从聚集过程一开始便给出内应力与黏弹性的时间分辨度量。首先，我们证明液体组分的不可压缩性约束了相分离的初始阶段，协助形成贯通网络。随后我们表明该网络并非机械稳定，并经历由自生内应力驱动的重排。最后，我们显示机械亚稳性仅在对局部等静环境的贯通之后达到，证明等静性是凝胶稳定性与承载能力的必要条件而非玻璃化转变。我们的工作揭示了除传统纯非平衡热力学图景外，动量守恒在凝胶化中的关键作用。
引用
@article{arxiv.1804.04370,
title = {Gelation as condensation frustrated by hydrodynamics and mechanical isostaticity},
author = {Hideyo Tsurusawa and Mathieu Leocmach and John Russo and Hajime Tanaka},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.04370},
year = {2021}
}