软玻璃态材料在恒定应变条件下的剪切应力累积

摘要

在这项工作中，我们研究了两种软玻璃态材料（粘土分散体和硅胶）的瞬态流变行为，重点关注它们在恒定施加应变条件下非传统的剪切应力累积行为。对于这两种材料，弹性模量和静态屈服应力都会随时间演化或老化。此外，在经历强烈的预剪切（即剪切熔化或解构）后，观察到材料的弛豫时间对样品龄期表现出比线性更强的依赖性，这表明存在超老化动力学。我们证明这些特征与非单调稳态剪切应力/剪切速率流动曲线一致，该曲线以局部应力最小值为特征。当稳态剪切流突然停止，并保持总施加样品应变恒定时，两种材料都表现出剪切应力的初始弛豫，随后是剪切应力累积期，导致剪切应力随时间演化出现局部最小值。对于粘土分散体，这些效应的强度随着预剪切速率的提高而增加，而对于硅胶，这些效应在很大程度上与预剪切速率无关。我们还提出了一个简单的时变线性麦克斯韦模型，该模型定性地预测了实验观察到的趋势，其中剪切应力的累积与弹性模量的单调增加直接相关，为这种奇特现象提供了深刻的见解。