强聚集胶体凝胶中应力传递的微观机械洞察
摘要：预测软凝胶材料在外部变形下的机械响应对于许多领域非常重要，如食品、药品、固液分离、化妆品、气凝胶和药物传递。对凝胶材料弹性的大多数认识都基于分形缩放的概念，缺乏微观洞察力。先前的实验观察强烈暗示凝胶材料在变形时失去了分形相关性，并且分形缩放可以应用的包装系数范围非常有限。此外，正确实施分形建模需要确定弹性骨架，这是一项艰巨的任务。到目前为止，对于高包装系数和控制其机械响应的正确长度尺度还没有清晰的理解。在这项工作中，我们进行了广泛的数值模拟，以阐明凝胶材料中应力传递的不同方面。我们观察到在凝胶点附近存在两个连通网络，分别是压缩和拉伸的正常力。我们还发现，通过相应的平均值规范化的压缩和拉伸部分的概率分布显示出普遍行为，不受不同相互作用势、热能和颗粒尺寸分布的影响。有趣的是，还存在许多零正常力的接触，因此，在更高压力下，正常力分布中观察到峰值接近于0。我们还确定了关键的内部状态参数，如平均正常力、力异向性和平均配位数，并提出了将应力的不同分量与内部状态参数相关联的简单本构关系。我们的模型预测与模拟观测非常吻合。
作者：Divas Singh Dagur, Yezaz Ahmed Gadi Man, Saikat Roy
论文ID：2211.10094
分类：Soft Condensed Matter
分类简称：cond-mat.soft
提交时间：2023-05-22