We probe the relation between shear induced structural relaxation and rheology in experiments on sheared two-dimensional foams. The relaxation time, which marks the crossover to diffusive bubble motion, is found to scale non-trivially with the local strain rate. The rheology of the foam is shown to be intimately linked to the scaling of the relaxation time, thus connecting macroscopic flow and microscopic bubble motion.
Multiscale stress dynamics in sheared liquid foams revealed by tomo-rheoscopy
Lund University(隆德大学);Université Grenoble Alpes(格勒诺布尔阿尔卑斯大学);ENS de Lyon, Université de Lyon(里昂高等师范学校,里昂大学);Paul Scherrer Institut(保罗谢尔研究所);Université Côte d’Azur(蔚蓝海岸大学);Institut Universitaire de France (IUF)(法国大学学院);Technical University of Denmark(丹麦技术大学)
Foam in a two-dimensional Couette shear: a local measurement of bubble deformation
我们重新分析实验的泡沫剪切在一个二维库埃特几何[Debregeas<i>等人。</i>,Phys. Rev. Lett. <b>87</b>,178305(2001)]。我们用纹理张量来描述气泡的变形。我们的测量是当地的时间:他们显示两个政权,一个瞬态和一个固定的。它们提供了各向异性的平均值和波动。测量也是局部的空间:他们表明,变形和弹性贡献的应力场不本地化,变化平稳的剪切间隙。因此,我们可以将泡沫描述为具有弹性性质的连续介质。
在受到缓慢、稳定剪切的气泡筏中的平均速度分布的测量表明流动状态和堵塞状态之间的共存,类似于对于三维泡沫和乳液所观察到的情况[Elissot { \it et al,},Phys. Rev. Lett. { \bf 88},218301(2002)]。对于足够慢的剪切,流动是由非线性拓扑重排产生的。我们的报告之间的连接,这种短期运动的泡沫和长期的平均值。我们发现,个别重排事件的速度分布波动,但一个平稳的,平均速度后,达到平均只有相对较少的事件。
Velocity Fluctuations in a Slowly Sheared Bubble Raft
在缓慢剪切的模型泡沫(气泡筏)中流动的一个令人惊讶的特征是作为位置的函数的应变率的测量不连续性,使得系统的一部分是“流动”的,其余部分经历"弹性“变形[J. Lauridsen,G. Chanan和M. Dennin,Phys. Rev. Lett. v. 93,018303(2004)]。与此不连续性的非线性气泡重排的分布的详细测量已被报道。本文报道了在相同条件下的速度脉动测量结果。波动的特征在于速度分布的二阶矩和三阶矩。一个令人惊讶的特征是这些力矩作为系统中位置的函数的定性行为,特别是在应变率的不连续性上。此外,测得的速度波动对应变率的二阶矩的依赖性进行比较与预测的气泡模型的模拟和合理的协议被发现。
Experimentally Testing a Generalized Coarsening Model for Individual Bubbles in Quasi-Two-Dimensional Wet Foams
我们提出了高精度的数据的时间演化的气泡面积$A(t)$和圆形形状参数$C(t)$准二维泡沫的气泡之间的平行板压扁。为了与Roth等人[Phys. Rev. E 87 2013]和Schimming等人[Phys. Rev. E 96 2017]的预测进行充分比较,通过控制样品在液体储存器上方的高度来系统地改变泡沫湿度,这反过来控制了平台边界膨胀的半径$r$。对于非常干燥的泡沫,其中边界非常小,观察到经典的冯诺依曼行为,其中气泡的生长速率仅取决于其侧面的数量$n$。对于湿泡沫,膨胀的边界阻碍气体交换,并导致偏离冯诺依曼定律,被发现是符合广义粗化方程。特别是,整体增长率随膜高度线性变化,其随着表面平台边界膨胀而降低。更有趣的是,偏离$dA/dt\propto (n-6)$的冯·诺依曼行为与$nCr/\sqrt{A}$成正比。六边气泡的数据明确地强调了这一点,除了这个术语的存在,六边气泡是禁止增长或收缩的。通过所有四个相关量的变化进行定量测试:$n$、$C$、$r$和$A$
最近的推导[P. H. Mott和C. M. Roland,Phys.Rev.B80,132104(2009).]对线弹性材料泊松比v的界限的研究表明,传统的下限-1是错误的,经典弹性理论的有效值v不能小于0.2。这是一个重要的结果,因为对于具有小的v值的材料,直接测量是不可行的,因此必须从其他弹性常数计算v。在这里,我们直接测量泊松比的四种材料,其中两个更严格的限制范围v适用,和两个值低于此限制的0.2。我们发现,虽然前者的测量值v相当于从剪切和拉伸模量计算的值,对于两种拉胀材料(v < 0),经典弹性方程给出了不准确的v值。这是实验证实,泊松比的正确下限是0.2,以经典弹性适用。