临界态胶体凝胶的大振幅振荡剪切研究

我们使用大振幅振荡剪切(LAOS)流变学研究了胶体分散体在临界凝胶态的非线性粘弹性行为。处于临界点的胶体凝胶在不同频率下承受应变幅度逐渐增大的振荡剪切流动。我们观察到，随着材料从线性区向非线性区转变，弹性模量和粘性模量的一次谐波呈现单调递减。我们分析了这一转变过程中的应力波形，并获得了非线性模量和粘度随频率和应变幅度变化的函数关系。对非线性模量和粘度的分析表明，胶体分散体中存在循环内应变硬化(intracycle strain stiffening)和循环内剪切变稀(intracycle shear thinning)。基于从非线性分析中获得的见解，我们提出了非线性区域中微结构变化的潜在情景。我们还开发了一个积分模型，该模型使用时间-应变可分离的 K-BKZ 本构方程，以及从实验中获得的幂律松弛模量和阻尼函数。在低应变幅度下，该模型在所有频率下均与实验数据吻合良好。然而，为了在整个应变幅度和所探索的频率范围内获得定量拟合，需要一个更强的阻尼函数，该函数可以使用谱方法高效推断。