剪切增稠转变的普适标度律
软凝聚态物质
2023-05-23 v3 统计力学
流体动力学
摘要
几乎所有浓悬浮液在高应力剪切时都会经历流动行为的剧烈且突变的增稠转变。此类转变发生于悬浮颗粒间主导相互作用由流体力学作用转变为摩擦作用之时。本文将突变剪切增稠诠释为刚性化转变的前兆，并给出基于从无摩擦堵塞点到与摩擦、各向异性及剪切相关的刚性化转变的普适交叉标度函数的黏度完整理论。引人注目的是，我们通过实验发现对于两个不同体系——甘油中的玉米淀粉与甘油中的二氧化硅球——其黏度可在宽应力与体积分数范围内坍缩为单一普适曲线。该坍缩揭示了两个不同的标度区间，源于无摩擦各向同性堵塞与摩擦剪切堵塞之间的交叉，且具有不同的临界指数。由微观颗粒相互作用导致的材料特异性行为被纳入一个标度变量中，该变量掌控趋近剪切堵塞的程度并依赖于应力与体积分数。这一重构为引入用以理解平衡临界现象的大量理论工具以阐明剪切增稠转变的基本物理面向打开了大门。
引用
@article{arxiv.2107.13338,
title = {Universal scaling of shear thickening transitions},
author = {Meera Ramaswamy and Itay Griniasty and Danilo B. Liarte and Abhishek Shetty and Eleni Katifori and Emanuela Del Gado and James P. Sethna and Bulbul Chakraborty and Itai Cohen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.13338},
year = {2023}
}