勃姆石凝胶中的残余应力与剪切诱导的过老化

胶体凝胶在静止时表现为软固体,而在外部剪切下像液体一样流动。从施加剪切率 $\dot\gamma_{p}$ 下的流化状态出发,突发的流动停止触发液-固转变,其间应力弛豫至所谓的残余应力 $\sigma_{\rm res}$,该应力记录了先前剪切历史的宏观特征。本文报道了勃姆石(一种氧化铝)凝胶中的液-固转变,其表现出朝向残余应力 $\sigma_{\rm res}(\dot\gamma_{p})$ 的显著非单调应力弛豫,相对于剪切率 $\dot\gamma_{p}$ 的临界值 $\dot\gamma_{c}$ 呈现双重行为。在 $\dot\gamma_{p}>\dot\gamma_{c}$ 下剪切后,流动停止得到的凝胶对剪切历史不敏感,残余应力可忽略。然而,对于 $\dot\gamma_{p}<\dot\gamma_{c}$,凝胶编码了部分剪切历史记忆,且 $\sigma_{\rm res}$ 随剪切率减小而增大,直接有助于增强凝胶的粘弹性性质。此外,我们表明 $\sigma_{\rm res}$ 与凝胶粘弹性性质均随流动停止前剪切期间累积的应变呈对数增长。这种剪切诱导的“过老化”现象在调控胶体凝胶流变性质方面具有巨大潜力。