应用于琼脂凝胶化的法向力控制流变学
软凝聚态物质
2016-05-04 v3 材料科学
摘要
许多热可逆凝胶是通过将热的高分子水溶液冷却至环境温度来制备的。在溶胶-凝胶转变过程中，这类材料可能经历体积收缩，而传统上这一现象被忽视，因为流变测量通常在恒定体积的几何结构中进行。本文通过一系列在板-板几何结构下进行的基准流变实验，重新审视了 1.5% 重量百分比琼脂凝胶的形成过程。我们在此特定多糖凝胶上证明，与溶胶/凝胶转变相关的收缩不可忽略。事实上，在凝胶化过程中施加恒定间隙宽度会导致样品应变硬化，这由产生的大幅负法向力所证实。这种硬化导致凝胶弹性模量 随时间缓慢漂移至越来越大的值，从而造成对 的错误估计。作为替代方案，我们表明在凝胶化过程中施加恒等于零的法向力，而非恒定间隙宽度，可抑制硬化，因为间隙的减小补偿了样品的收缩。利用法向力控制流变学，我们随后研究了热历史对 1.5% 重量百分比琼脂凝胶的影响。我们表明，冷却速率的值以及在冷却过程中引入恒温阶段均不影响凝胶的弹性性质。相反， 仅取决于冷却斜坡结束时达到的最终温度，这一点通过冷冻电子显微镜对凝胶微观结构的直接成像得到证实。本工作对与水凝胶流变学相关的技术难题进行了广泛回顾，并为系统使用法向力控制流变学来监测非等容过程铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1508.01689,
title = {Normal force controlled rheology applied to agar gelation},
author = {Bosi Mao and Thibaut Divoux and Patrick Snabre},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.01689},
year = {2016}
}
备注
19 pages, 15 figures - accepted for publication in Journal of Rheology