稠密颗粒悬浮液稳态剪切下堵塞的特征

在施加剪切应力($\sigma$)增大时，许多稠密颗粒悬浮液的粘度在应力起始值($\sigma_0$)之外急剧增加，这一现象称为不连续剪切增稠(DST)。近期研究指出，某些悬浮液可在高颗粒体积分数($\phi$)下转变为应力诱导的类固体剪切堵塞(SJ)态。SJ 态具有有限屈服应力，因此不同于剪切增稠态。本文中，我们研究通过将胶体聚苯乙烯颗粒(PS)分散于聚乙二醇(PEG)中形成的稠密悬浮液的稳态剪切增稠行为。我们发现，对于较小的 $\sigma$ 值，悬浮液粘度随 $\phi$ 的变化可很好地由 Krieger-Dougherty (KD) 关系描述。然而，对于较高的 $\sigma$ 值($>> \sigma_0$)，KD 关系系统性地高估了实测粘度，尤其在较高的 $\phi$ 值下。这一系统性偏差可由流动诱导的类固体 SJ 态失效所导致的样品弱化来解释。利用 Wyart-Cates 模型，我们提出一种由稳态流变测量预测 SJ 起始的方法。我们的结果进一步得到剪切下样品边界的原位光学成像的支持。