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J. Phys. Colloques
Volume 46, Numéro C3, Mars 1985
Atelier d'Hiver sur les Cristaux Colloïdaux / Winter Workshop on Colloidal Crystals
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| Page(s) | C3-269 - C3-280 | |
| DOI | https://doi.org/10.1051/jphyscol:1985321 | |
J. Phys. Colloques 46 (1985) C3-269-C3-280
DOI: 10.1051/jphyscol:1985321
SHEAR ELASTICITY AND VISCOSITY IN COLLOIDAL CRYSTALS AND LIQUIDS
H.M. Lindsay1 et P.M. Chaikin2, 31 Department of Physics, University of California, Los Angeles, CA 90024, U.S.A.
2 Exxon Research and Engineering Co., Annandale, NJ 08801, U.S.A.
3 Department of Physics, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104-3859, U.S.A.
Résumé
Nous avons mesuré les constantes élastiques de cisaillement des cristaux colloïdaux en utilisant une technique de résonance en géométrie cylindrique ainsi que leur viscosité à l'aide d'une série de viscosimètres. Les constantes élastiques sont bien décrites à l'aide de la théorie de Debye-Hückel à condition de prendre une charge renormalisée. Les cristaux fondent par addition d'électrolyte et le liquide résultant a une viscosité dépendant fortement des interactions électrostatiques entre colloïdes chargés. L'extrapolation des constantes élastiques dans l'état liquide et l'introduction d'un temps de relaxation phénoménologique permet de prévoir la viscosité du liquide. Nous observons également la fusion de cisaillement par application d'une contrainte suffisante. Cette transition est accompagnée d'une élévation de la viscosité lorsque l'on passe du solide au liquide.
Abstract
We have measured the shear elastic constants of colloidal crystals using a standing cylindrical resonance technique and the viscosity with a variety of rheometers. The elastic constants are well described by Debye-Huckel theory with a renormalized charge. The crystals melt upon addition of electrolyte and the resulting liquid has a viscosity which is strongly dependent upon the electrostatic interactions between the charged colloids. Extrapolation of the elastic constants into the liquid regime, together with a phenomenological relaxation time, allow us to predict the viscosity of the liquid. We also observe a transition from solid to liquid, "shear melting", upon application of sufficiently high stress. This transition is accompanied by an increase in viscosity in going from solid to liquid.