受限老化粘弹性流体径向驱替中的图案选择

由界面扰动的失稳增长所产生的复杂流体驱替图案，可由流体粘弹性和表面张力驱动。软玻璃态悬浮液会因悬浮微观结构的自发形成而老化，即其力学模量随时间演化。老化悬浮液的剪切与时间依赖流变学可被用来在其被牛顿流体驱替时产生多种多样的界面图案。利用视频成像，我们报道了在老化胶体粘土悬浮液被牛顿流体以不同流速注入径向准二维几何中的混溶与不混溶驱替过程中，丰富的界面图案形态：致密粘性、枝晶状、粘弹性断裂、花状、锯齿状和稳定状。我们提出了一个新参数，即面积比，将其定义为充分发展的图案面积除以包围它的最小圆面积。我们表明，面积比的自然对数能唯一识别不同的图案形态，使得每种图案可在由悬浮液老化时间、驱替流体流速和界面张力所张成的三维相图中被区分。除基础科学意义外，我们的结果有助于预测和控制流体驱替过程中界面的生长。