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LAOS实验很早就受到重视,但早期由于理论和实验仪器的限制,研究报道较少。近年来,在各种复杂流体本构模型的基础上,又提出了各种针对LAOS实验的分析方法和物料函数,并初步显示出它们的物理意义,使LAOS重新成为复杂流体流变学研究的热点。目前的LAOS研究报道,现象描述较多,但是理论结合较少,能解决材料基本问题的更少。因此,本课题的思路为:选取结构不同的体系,对其进行流变测试,对比及分析其线性及非线性流变响应,并尝试通过分子模型及实验结果相对应的方法,显示LAOS实验在结构分析方面的适用性。本工作中,我们选用疏水改性乳液增稠剂,Laponite悬浮液以及明胶凝胶等复杂凝胶化体系进行流变学测试,主要包括以下内容及结果:1、改变疏水改性乳液增稠剂体系的交联剂含量、pH值,探讨了交联度、pH值对增稠剂非线性粘弹性的影响。结果表明,交联剂含量、pH值可以改变试样的交联密度和溶胀度,而交联密度和溶胀度之间又有互相影响。其储存模量G’随交联剂用量及pH值的增大而先增大后减小。利用LAOS实验对增稠剂的非线性流变学性质行了研究。Fourier变换得到的I3/1曲线随交联剂含量增大而先增大后减小,不随pH值的改变而变化,而交联剂含量对体系结构的影响主要表现在交联密度的变化。由此可知,I3/1对粒子的分子结构改变具有较好的敏感性。通过应力分解得到的Lissajous曲线定量参数非线性响应弹性分量GM、GL和粘性分量ηM、ηL曲线形状与线性粘弹性的G’的变化趋势类似。不同pH值的应力刚化指数S、总非线性响应弹性分量NE、切力变稠指数T和总非线性响应粘性分量NV曲线基本相同,而不同交联剂含量体系的切力变稠指数T、总非线性响应粘性分量NV曲线有较明显的区分,对于体系的结构变化表现出来的剪切变稀行为及粘性非线性响应有较灵敏的反映。2、改变Laponite悬浮液的盐浓度,探讨盐浓度对其非线性粘弹性的影响。实验表明,盐浓度可以改变试样的老化程度及其流变学性能,同时老化行为受到振荡剪切应变幅度的影响,在大应变幅度剪切下体系难以老化。其线性粘弹性可通过储能模量G’来表征,G’随着盐浓度的增大而增大,表现为对盐浓度的依赖性。试样的非线性粘弹性可以用I3/1和Lissajous曲线定量参数GM、GL、ηM和ηL来表征。其中,不同盐浓度体系的I3/1曲线具有不同的变化趋势,反映了体系在不同的盐浓度范围形成了不同的结构,3 mmol/L的盐浓度为其临界盐浓度。Lissajous定量参数反映了在线性区,弹性分量GM、GL比粘性分量ηM、ηL更好地区分不同盐浓度试样的线性响应;在非线性区域,粘性分量ηM、ηL比弹性分量GM、GL更灵敏,更好地反映了不同盐浓度试样的非线性响应。应力刚化指数S,切力变稠指数T,非线性弹性响应总量NE及非线性粘性响应总量NV均表现为在低盐浓度时,对体系盐浓度不具有依赖性;在高的盐浓度体系中,则表现为对体系盐浓度的依赖性,随着体系盐浓度增大,其响应性加强。3、改变明胶凝胶的盐浓度,探讨盐浓度对其非线性粘弹性的影响。结果表面,盐浓度可以改变试样的流变学性能。其线性粘弹性可通过储能模量G’来表征,G’随着盐浓度的增大而先增大后减小,表现为对盐浓度的依赖性。试样的非线性粘弹性可以用相对I3/1和GM、GL、ηM、ηL来表征。其中I3/1曲线均随应变幅度的增大而增大,不同盐浓度体系的I3/1值变化趋势一致,不易看出加盐引起的结构变化。比较Lissajous定量参数发现,弹性分量GM、GL和粘性分量ηM、ηL均有相同的变化趋势,加盐与不加盐体系的曲线有明显区别,说明GM、GL、ηM、ηL反映了凝胶体系加盐前后不同的非线性响应,更易于看出加盐引起的体系结构变化。应力刚化指数S、切力变稠指数T、总非线性响应弹性分量NE和总非线性响应粘性分量NV均表现为受体系盐浓度的影响,加盐体系的响应性加强。因此,LAOS方法较好地表征了各个体系的非线性粘弹性对其结构差异的依赖性。