高功率超声下炭黑凝胶的力学与结构
软凝聚态物质
2021-05-19 v2
摘要
由分散在轻质矿物油中的炭黑颗粒制成的胶体凝胶是“流变-声学”材料，即其力学和结构性质可使用高功率超声（振幅亚微米、频率大于20 kHz的声波）进行调控。高功率超声对炭黑凝胶的影响通过两个实验展示：耦合超声的流变学实验以测试凝胶力学响应，以及耦合超声的时间分辨超小角X射线散射实验（TRUSAXS）以测试凝胶内部结构变化。我们表明，高于临界振幅的高功率超声在几秒内导致凝胶复杂的粘弹性瞬态响应：其储能模量软化并伴随损耗模量的强烈过冲。在高功率超声下，凝胶呈现出具有玻璃态特征的粘弹性谱以及屈服应变的显著下降。这些效应归因于如TRUSAXS所证实的凝胶体相中间歇性微裂纹的形成。只要剪切速率不足以使样品完全流化，高功率超声还能促进凝胶流动，降低其屈服应力并增大剪切变稀指数，这同样得益于微裂纹的形成。
引用
@article{arxiv.2011.06809,
title = {Mechanics and structure of carbon black gels under high-power ultrasound},
author = {Noémie Dagès and Pierre Lidon and Guillaume Jung and Frédéric Pignon and Sébastien Manneville and Thomas Gibaud},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.06809},
year = {2021}
}