通过表面粗糙度与物理化学相互作用调控悬浮液的剪切增稠
软凝聚态物质
2026-03-16 v2 材料科学
流体动力学
摘要
剪切增稠是指刚性颗粒悬浮液在外部剪切下黏度可逆增加的现象。这一普遍现象已在多种多相颗粒体系中被记录,而其微观起源先后被归因于流体动力学相互作用和颗粒间的摩擦接触。这两种现象对剪切增稠幅度的相对贡献仍备受争议,我们在此报告一项判别性实验研究,使用模型剪切增稠悬浮液,可独立调控颗粒的表面化学与表面粗糙度。我们在此表明,在连续剪切增稠(CST)中这两种性质都起作用,且颗粒间氢键的存在对于通过增强紧密接触颗粒间的固体摩擦来实现不连续剪切增稠(DST)至关重要。此外,一个简单论证使我们能预测 CST 的起始,对于这些极粗糙颗粒,其发生于比文献先前报道低得多的临界体积分数。最后,我们展示了具有相反表面化学的颗粒混合物如何在固定体积分数下精细调控悬浮液的剪切增稠响应,为工程应用中精细控制剪切增稠转变铺平道路。
引用
@article{arxiv.2001.02290,
title = {Tuning the shear-thickening of suspensions through surface roughness and physico-chemical interactions},
author = {Philippe Bourrianne and Vincent Niggel and Gatien Polly and Thibaut Divoux and Gareth H. McKinley},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.02290},
year = {2026}
}
备注
16 pages, 16 figures