吸引胶体凝胶的网络物理：韧性、刚性与相图
软凝聚态物质
2023-01-31 v1
摘要
吸引胶体凝胶在极小的固相分数下即表现出类固体行为，这归因于粒子间相互作用形成的分支状空间跨越网络。这些网络赋予凝胶刚性，并且随着粒子间吸引增强，所形成的胶体网络弹性也增大。这种刚性的涌现可通过平均场方法描述；然而，对于不同吸引强度凝胶中刚性如何变化，仍缺乏基础性理解。此外，基于系统变量恢复准确的凝胶化相图一直是一项极具挑战的任务。理解这些分形团簇的本质，以及刚性如何从其连接中涌现，是调控和设计具有期望性质凝胶的关键。在此，我们采用成熟的网络科学概念来探究和刻画胶体凝胶的网络。我们构建了具有不同吸引水平胶体全部空间坐标的粒子级网络，并使用高斯混合模型识别多分散刚性分形团簇，从而形成清晰展示胶体凝胶主要物理特征的粗粒化团簇网络。随后采用简单的质量-弹簧模型从这些团簇网络定量恢复胶体凝胶的弹性。对这些凝胶网络韧性的探究表明，凝胶的弹性（一种动态性质）与其团簇网络的韧性（一种静态度量）直接相关。最后，我们利用韧性研究设计[并经实验验证]了一个完全分辨的胶体凝胶化相图，在远超该相边界的单一粒子体积分数下给出了清晰的固-液相边界。
引用
@article{arxiv.2301.13027,
title = {Network physics of attractive colloidal gels: Resilience, Rigidity, and Phase Diagram},
author = {Mohammad Nabizadeh and Farzaneh Nasirian and Xinzhi Li and Yug Saraswat and Rony Waheibi and Lilian C. Hsiao and Dapeng Bi and Babak Ravandi and Safa Jamali},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.13027},
year = {2023}
}