Dielektrik RheoSANS - Empedans, Reoloji ve Kompleks Sıvılar Küçük Açı Nötron Saçılma eşzamanlı Sorgulama

makroskobik özelliklerinin ölçülmesi genellikle genellikle formülasyon performansını artırmak amacıyla bir anlayış geliştirmek amacıyla, kolloidal malzeme ve kendi kendini monte sistemlerin doğaya temel fikir edinmek için kullanılır. Özel olarak, uygulanan bir gerilme veya deformasyon Bir akışkanın dinamik bir tepkinin ölçülebildiği bir reoloji alanında, örneğin tüketici ve endüstriyel sıvıların ¹ reolojik testler işlem sırasında denge şartları altında ve aynı zamanda çok denge hem de koloidal davranışı hakkında değerli bilgiler sağlar, jeller ve gözlük de formülasyon hedeflenir viskozite gibi reolojik parametreleri ölçmek için kullanılabilir. reoloji malzeme özelliklerinin güçlü bir sonda iken, bu mikroskobik düzeyde kolloidal bilgilerin dolaylı ölçümü, böyle temel kolloidal davranışın anlayışımız büyük ölçüde c ile reolojik ölçümler birleştirerek geliştirilmiş edilebileceğiniomplementary teknikleri.

Bu tür bir ortogonal teknik empedans spektroskopisidir. Empedans spektroskopisi uygulanan bir salınımlı elektrik alanı için bir malzeme olarak ölçebilen dielektrik gevşeme davranışı, bir kütle probudur. ^2. yük taşıma ve polarizasyon içeren malzeme içinde aktif olan elektrik gevşeme modlarından empedans spektrumu ile sonuçlanır. ^{3, 4} Bu ölçümler reolojisi ile birlikte, özellikle koloidal davranışı için ek delil sağlar. Koloidal dispersiyonlar, proteinler, iyonik yüzey aktif maddeler, nanokompozitler, ve diğer sistemleri şarj denendiğinde ⁵ Bu nedenle, bu tekniklerin birleşimi özellikle uygundur. ^{6, 7}

kolloidal davranışın soruşturmalarda temel bir ilgi malzemenin microstruc olduğunu Ture. koloidal sıvının mikro reolojik ve elektrik davranışı hem de yeniden oluşturmak için gerekli olan tüm bilgileri şifresini taşıdığı düşünülmektedir. Temelde, biz ölçülen malzeme yanıta yol nano mikro özellikleri bir anlık ölçmek için ararlar. Nedeniyle kendi işlem geçmişine birçok karmaşık Akışkanların bağımlılık karmaşık yapısı nedeniyle, mikro karakterizasyonu üzerine çaba kadara deformasyona uğrar olarak malzemenin yerinde ölçümler yaparak odaklanmıştır. Bu, partiküllerin hızı doğrudan görselleştirme içsel zorlu bir hale gelmiş, örneğin sabit bir kesme için altında nano-boyutlu parçacıkların ölçümler yapmak mümkün yöntem hazırlamak için deneysel çalışan meydan gelmiştir. akış altında malzeme mikro direkt ölçümü Rheo optikler, Rheo-mikroskopi ve hatta Rheo-NMR kadar birçok biçimler almıştır. ^{8, 9,}eşek = "xref"> 10 Küçük açı saçılma yöntemleri ve özellikle küçük açı nötron saçılımı (SAN) teknikleri, in her üç düzlem içeren kütle kesme alanındaki kararlı halde örneklerinin zaman-ortalamalı mikro ölçüm merkezinde kendileri etkili olduğu kanıtlanmıştır kayma. ^{11, 12, 13} Ancak, yeni veri toplama teknikleri izin yapısal geçici 10 ms kadar ince zaman çözünürlüğü ile görüntü kaydedilir. In situ saçma yöntemleri çeşitli ¹⁴ Gerçekten de kombine reoloji son çalışmalar yüzlerce değerli olduğu kanıtlanmıştır. ¹⁵

Ortaya çıkan bir mühendislik meydan yarı katı akışlı batarya elektrotlar iletken katkı maddeleri olarak, koloidal süspansiyonlar kullanılmasıdır. Bu uygulamada ^16, iletken koloidal parçacıkların mater ise, elektriksel olarak süzülmüş bir ağ tutmalıdırial elektrokimyasal akış hücresi içinden pompalanır. Bu malzemelerin performans talepleri onlar kesme oranları geniş bir aralıkta reolojik performansı üzerinde zararlı etkisi olmadan yüksek iletkenliği korumasını isteriz. ¹⁷ ölçmek ve uzak, denge durumundan bu malzemelerin temel reolojik ve elektrik tepkisini karakterize etmek amacıyla, sürekli ve zamana bağlı kesme koşulları altında koloidal davranış ölçümleri yapmak mümkün olması tavsiye edilir. Bu bağlamda daha fazla teorik gelişimini engellemesi önemli bir komplikasyon unsuru, karbon siyahı, çamurların tiksotropik doğasıdır. ¹⁸ Bu tarih bağımlı reolojik ve elektriksel özellikler çoğaltmak deneyler herkesin bildiği zorlaştırır; Bu şekilde, bu zor değişen protokoller kullanılarak ölçülmüş veri setleri karşılaştırma adrestir. Bundan başka, şimdiye kadar her üç yapabilen tek bir geometri, Diele oradaAynı anda ctric, reolojik ve mikro karakterizasyonu. akış işleme maddelerin geri kalan kısmı ölçümleri, kullanım için daha uygun olan akış altında özelliklerinin doğru göstergeler sağlamaz öyle ki, yapı değiştirebilir şekilde eş zamanlı ölçüm önemlidir. karbon siyahı, çamurların ölçülen özellikleri birçok geometrisi bağlıdır Buna ek olarak, farklı araçlar ile aynı örnekten elde edilen verilerle karşılaştırılarak komplikasyonları vardır. ¹⁹

Metroloji bu sorunun aşılması için, biz Nötron Araştırma NIST Merkezi ve in situ empedans spektroskopi içinde yeteneğine Delaware Üniversitesi'nde yeni dielektrik RheoSANS geometri geliştirdik, ticari bir zorlanma üzerinde keyfi deformasyon altında bir malzemenin reoloji ve SANS ölçümleri kontrollü reometre. Bu mikro, Electrica ölçebilen bir Couette geometri geliştirerek etkindirL, iki eş merkezli silindir boşluğu arasında sınırlı bir malzemeden reolojik tepkisi. Dış silindir döndükçe, numune deformasyonu tarafından uygulanan tork iç silindir üzerinde ölçülür ve empedans ölçüm boşluk boyunca radyal olarak yapılır. nötronlara şeffaf ve reometrede geçirdiği kesme stresi dayanacak kadar sağlam olacak şekilde silindirler titanyumdan işlenir. Biz Couette radyal konumu boyunca SANS ölçüm yapmak ve deformasyona uğrar numuneden kaliteli SANS durumunu ölçmek mümkün olduğunu göstermiştir. Bu, iyi tanımlanmış bir deformasyon profili maruz Bu şekilde, tüm üç ölçüm numunede ilgi konusu aynı bölgede yapılır. Bu makalenin amacı dielektrik Couette geometri, RheoSANS enstrüman üzerine yüklenmesini ve eş zamanlı ölçüm başarıyla yürütüldüğünü tanımlamaktır. Bu reometre Neutron NIST Merkezi'nde bulabilirsinizStandartlar ve Teknoloji Ulusal Enstitüsü Araştırma. NG-7 SANS ışın hattı üzerinde çalışmak için tasarlanmıştır. Biz çizim ve makinede ve bu ölçümün gerçekleştirilebilmesi amacıyla monte edilmiş özel bileşenlerin ayrıntılı bir açıklamasını sağladı.