浓稠乳液中非互惠性乳滴合并-破碎动力学

浓稠稳定乳液是由不相容流体组成的混合物，其中高体积分数分散相的乳滴通过空间相互作用受到稳定化防止合并。乳液的生产涉及高剪切流动，已知在临界体积分数时，乳液会失去稳定性，发生极其快速的过程，其中乳液中流体组成部分交换角色。这种过程称为灾难性相转变，似乎在多个方面类似于动力学相变，此过程从实验和理论角度仍然鲜有人了解。本工作提供了最先进的实验和数值数据，支持一种能够精确突出系统接近灾难性相转变时发生的动力学的动力系统框架。我们的研究清晰地表明，在高体积分数下，乳液形貌的动力学变化——由于乳滴的合并和破碎——在决定乳液的流变学和稳定性方面发挥关键作用。此外，我们展示了在接近临界体积分数时，动力学可简化为由代表相关长度尺度动力学控制，其中在我们系统中，该尺度由最大乳滴的尺寸表示。这种动力学与非互惠相变密切相关，其中两种不同的物理机制——合并和破碎——可以失去平衡，导致相空间中大型非对称周期性振幅。我们阐明了观察到的现象并定量解释了高度复杂的稳定乳液在灾难性相转变过程中关键方面的本质。