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Rheological Hysteresis in Soft Glassy Materials

材料科学 流变学 磁滞 凝聚态物理 复合材料 物理
作者
Thibaut Divoux,Vincent Grenard,Sébastien Manneville
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:110 (1) 被引量:151
标识
DOI:10.1103/physrevlett.110.018304
摘要

The nonlinear rheology of a soft glassy material is captured by its constitutive relation, shear stress versus shear rate, which is most generally obtained by sweeping up or down the shear rate over a finite temporal window. For a huge amount of complex fluids, the up and down sweeps do not superimpose and define a rheological hysteresis loop. By means of extensive rheometry coupled to time-resolved velocimetry, we unravel the local scenario involved in rheological hysteresis for various types of well-studied soft materials. We introduce two observables that quantify the hysteresis in macroscopic rheology and local velocimetry, respectively, as a function of the sweep rate $\ensuremath{\delta}{t}^{\ensuremath{-}1}$. Strikingly, both observables present a robust maximum with $\ensuremath{\delta}t$, which defines a single material-dependent time scale that grows continuously from vanishingly small values in simple yield stress fluids to large values for strongly time-dependent materials. In line with recent theoretical arguments, these experimental results hint at a universal time scale-based framework for soft glassy materials, where inhomogeneous flows characterized by shear bands and/or pluglike flow play a central role.
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