冰-蔗糖晶体糊状物的流动与演化

我们研究了在部分溶解冰晶的蔗糖溶液中、中等至高浓度体积分数的冰晶悬浮液的流变学；该系统是一类广泛的晶体糊状物或浆料的模型体系。在剪切速率阶跃变化时，粘度在几分钟内变化到一个新的“弛豫”值，其过程很好地由单指数拟合。弛豫粘度的行为表现为随剪切速率的幂律剪切变稀，指数为 $-1.76 \pm 0.25$，因此剪切应力随剪切速率增加而下降。在更长时间尺度上，晶体发生熟化（导致粘度下降），使得平均半径随时间以 $0.14 \pm 0.07$ 次幂增加。我们推测这一异常小的指数源于经典熟化动力学与流动下磨损或破碎的相互作用。我们将流变行为与基于流动诱导晶体簇聚集和破碎的机制模型进行比较，发现这些指数可由液相烧结和脆性断裂破碎预测。