柔らかいコロイドと等しいサイズの線形ポリマーの混合物におけるゲル化と再入国

コロイド粒子とはるかに小さな非吸着線形ホモポリマーで構成される液体混合物は、ポリマーを介した枯渇力によりゲル化遷移を受ける可能性があります。ここで、同じ流体力学的サイズを持つ軟質コロイドの懸濁液に線形ポリマーを添加すると、液体からゲルからREエントラントの液体遷移が得られることが示されています。特に、1,4-ポリブタジエン星線形ポリマー混合物の動的状態図は、線形粘弾性および小角X線散乱実験の助けを借りて決定されました。星ポリマーを公称オーバーラップ濃度の下に置いている間、線形ポリマー含有量を増やすとゲルが形成されました。線形鎖をさらに添加すると、再入力液が得られました。この予期しない動作は、3つの可能な現象の相互作用によって合理化されました。（i）星のサイズの格差とその絡み合いネットワークのメッシュサイズであるポリマー長スケールによって駆動される枯渇相互作用。（ii）星に浸透圧の増加によるコロイドのデスウェリング。（iii）メッシュサイズの減少によるポリマー濃度を増加させる際の枯渇効率の付随的な漸進的抑制、したがって、より小さな範囲の引力。私たちの結果は、ソフトコロイドの流れを調整し、エンジニアのソフトコロイド混合物への大部分が未開拓の経路を強調するエキサイティングな新しい方法を明らかにします。

Liquid mixtures composed of colloidal particles and much smaller non-adsorbing linear homopolymers can undergo a gelation transition due to polymer-mediated depletion forces. We now show that the addition of linear polymers to suspensions of soft colloids having the same hydrodynamic size yields a liquid-to-gel-to-re-entrant liquid transition. In particular, the dynamic state diagram of 1,4-polybutadiene star-linear polymer mixtures was determined with the help of linear viscoelastic and small-angle X-ray scattering experiments. While keeping the star polymers below their nominal overlap concentration, a gel was formed upon increasing the linear polymer content. Further addition of linear chains yielded a re-entrant liquid. This unexpected behavior was rationalized by the interplay of three possible phenomena: (i) depletion interactions, driven by the size disparity between the stars and the polymer length scale which is the mesh size of its entanglement network; (ii) colloidal deswelling due to the increased osmotic pressure exerted onto the stars; and (iii) a concomitant progressive suppression of the depletion efficiency on increasing the polymer concentration due to reduced mesh size, hence a smaller range of attraction. Our results unveil an exciting new way to tailor the flow of soft colloids and highlight a largely unexplored path to engineer soft colloidal mixtures.