颗粒筏的冲击驱动堵塞与周期性断裂

空气-水界面上的稀疏疏水颗粒单层常形成浮渣或筏。当这种单层受到局部引入的表面活性剂液滴的扰动时，一个径向发散的表面活性剂激波前沿从表面活性剂源发出，并将颗粒堆积成一个堵塞的、致密的环形带，其堆积分数在峰值堆积分数$\phi^*$处达到饱和。随着由此产生的二维无序弹性带随时间增长并被表面活性剂径向向外驱动，它发生断裂，形成具有稳健几何特征的周期性三角形裂纹。我们发现，断裂起始时的裂纹数量$N$和压实带半径$R^*$随初始堆积分数（$\phi_{init}$）单调变化。然而，其宽度$W^*$对所有$\phi_{init}$都是恒定的。一个将压实带视为弹性环并考虑质量守恒的简单几何理论使我们能够推导出$N \simeq 2\pi R^*/W^* \simeq 4\pi \phi_{RCP}/\phi_{init}$，这一结果我们在实验和数值上都进行了验证。我们表明，这一现象的基本要素是初始足够低的颗粒堆积分数，它允许表面活性剂驱动的平流引起被动堵塞并最终导致疏水颗粒界面的断裂。