Dynamics of uncharged colloidal inclusions in polyelectrolyte hydrogels
Notice bibliographique
Résumé
We calculate the dynamics of an uncharged colloidal sphere embedded in a quenched polyelectrolyte hydrogel to (i) an oscillatory (optical and magnetic) force, as adopted in classical micro-rheology, and (ii) an oscillatory electric field, as adopted in electrical micro-rheology and electro-acoustics. The hydrogel is modelled as a linearly elastic porous medium with the charge fixed to the skeleton and saturated with a Newtonian electrolyte; and the colloidal inclusion is modelled as a rigid, impenetrable sphere. The dynamic micro-rheological susceptibility, defined as the ratio of the particle displacement to the strength of an applied oscillatory force, depends on the fixed-charge density and ionic strength and is bounded by the limits for incompressible and uncharged, compressible skeletons. Nevertheless, the influences of fixed charge and ionic strength vanish at frequencies above the reciprocal draining time, where the polymer and the electrolyte hydrodynamically couple as a single incompressible phase. Generally, the effects of fixed charge and ionic strength are small compared with, for example, the influences of polymer slip at the particle surface. The electrical susceptibility, defined as the ratio of the particle displacement to the strength of an applied oscillatory electric field, is directly influenced by charge at all frequencies, irrespective of skeleton compressibility. At low frequencies, polymer charge modulates the driving (electro-osmotic) and restoring (electrostatically enhanced elastic) forces, whereas charge has no influence on the restoring force at high frequencies where dilational strain is suppressed by hydrodynamic coupling with the electrolyte. In striking contrast to charged inclusions in uncharged hydrogels (Wang & Hill, J. Fluid Mech., vol. 640, 2009, pp. 357–400), the electrical susceptibility at high frequencies is independent of electrolyte concentration. Rather, the dynamics primarily reflect the elastic modulus, charge and hydrodynamic permeability, with a relatively weak dependence on particle size. Interestingly, the dynamic mobility in the zero-momentum reference frame, which is central to the electro-acoustic response, is qualitatively different from the dynamic mobility in the skeleton-fixed reference frame. Finally, we propose a phenomenological harmonic-oscillator model to address – in an approximate manner – the dynamics of charged particles in charged hydrogels. This shows that particle dynamics at low frequencies are dominated by particle charge, whereas high-frequency dynamics are dominated by hydrogel charge.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».