具有动态刷层颗粒悬浮液中的剪切增稠

控制液体悬浮颗粒间的摩擦相互作用，使得颗粒在剪切作用下接近时通过形成强流动约束，产生了可调且显著的非牛顿流变学特性。通常，这些摩擦相互作用以物理接触的形式存在，可通过颗粒形状和表面粗糙度进行控制。我们研究了一种不同的途径，即通过相邻颗粒表面间的分子桥接产生可控的“粘性”摩擦。这通过表面功能化的胶体颗粒实现，该类颗粒能够与构成悬浮液的遥爪聚合物形成动态共价键。在低剪切应力下，颗粒被均匀的聚合物刷层包裹。超过起始应力后，遥爪聚合物能够形成桥接并产生剪切增稠。在所研究的尺寸范围内，我们发现动态刷层导致起始应力对颗粒直径的依赖性密切遵循指数为 -1.76 的幂律关系。在剪切增稠区域，我们观察到第一法向应力差的测量值中膨胀效应增强，且阻塞所需的外推体积分数降低，这两者均与随颗粒直径减小而增加的有效颗粒摩擦相一致。结合硬球悬浮液和聚合物接枝颗粒悬浮液的预测对这些结果进行了讨论。