泡沫复合材料的增强

我们研究了负载硬球形颗粒的软聚合物泡沫的剪切弹性模量，并表明在恒定气泡尺寸和气体体积分数下，增强强烈依赖于这些夹杂物的尺寸。通过精确控制比较颗粒尺寸与泡沫结构筋条厚度的比值 $\lambda$，我们证实了在 $\lambda \approx 1$ 处机械行为发生转变。对于 $\lambda < 1$，每种颗粒负载均产生增强效应，其大小仅取决于颗粒体积分数。相反，对于 $\lambda > 1$，增强效应随 $\lambda$ 突然减弱，并且在 $\lambda \gtrsim 10$ 时甚至观察到软化效应。这种机械行为的转变让人联想到最近在泡沫状颗粒悬浮液排液框架中报道的所谓“颗粒排斥转变”[Haffner B, Khidas Y, Pitois O. The drainage of foamy granular suspensions. J Colloid Interface Sci 2015. In Press.]。它涉及颗粒相对于泡沫网络的几何构型演化，并似乎控制着此类泡沫系统的力学。