从宏观与微观流变学比较中揭示的纳米级界面水凝胶粘弹性

宏观流变学与基于粒子的微观流变学测量之间的偏差通常被视为干扰而被忽略。我们研究了含有微观示踪粒子、具有不同 PEO 浓度和链长度的聚环氧乙烷 (PEO) 水凝胶，并表明这些偏差实际上揭示了粒子-水凝胶界面的纳米级粘弹性。基于瞬态 Stokes 方程，我们首先证明这些偏差并非由有限的粒子半径、可压缩性或表面滑移效应引起。小角中子散射排除了水凝胶的非均匀性。相反，我们表明，考虑示踪粒子周围具有显著偏离体相粘弹性的纳米级界面壳层的广义 Stokes-Einstein 关系，能够一致地解释我们的宏观流变学和微观流变学测量。提取的壳层直径与 PEO 末端距相当，表明悬垂链端的重要性。我们的方法揭示了水凝胶的纳米级界面流变学，并且普遍适用于不同类型的粘弹性流体和粒子。