Havacilik ve Microrheology tekrarlanan faz geçişleri sırasında yumuşak madde Rheological özellikleri belirlemek için birleştirme

Faz geçişleri yumuşak konuda malzeme^1,2,3-işleme ve son istikrar etkileri vardır iskele yapısını değiştirebilirsiniz. Yumuşak malzeme karakterizasyonu dinamik faz geçişleri sırasında yapısal evrim ve denge yapısı ve rheological özellikleri arasındaki ilişki hakkında önemli bilgiler sağlar. Örneğin, birçok ev bakım ürünleri tüketici kullanımı sırasında bir faz değişikliği gerektirir. Ayrıca, üretim sırasında işleme adımları, seyreltme dahil olmak üzere ve karıştırma, vermek rheological özellikleri ve ürünün son Mikroyapı etkileyen kesme. Bir aşama değişiklik boyunca rheological özellikleri’ni anlama ürünün tasarlandığı gibi çalışacağından emin olmanızı sağlar. Kuvvetler üretim sırasında malzemenin başlangıç Reolojisi değiştirirseniz, Ayrıca, faz geçişleri hedeflenen işlevini ve etkinliğini değiştirme beklenmeyen ve istenmeyene ayırmayı bırak, sonuçlar olabilir. Nerede malzeme ilişkili Kolloidler veya polimerler bir çözümden bir örnek kapsayan jel ağa’a geçiş noktası olarak tanımlanan kritik jelleşme noktada malzeme özellikleri büyük ölçüde Derneği için küçük değişiklikler ile değiştirin. Herhangi bir değişiklik yapısı üzerinde kritik jel noktada son ürünü⁴etkileyebilir. Bu dinamik geçişler sırasında yumuşak malzeme zayıf mekanik özellikleri ve klasik deneysel teknikler kullanarak ölçüleri içinde ölçüm gürültü sınırı^5,6,7olabilir. Düşük dönmeler aralığında hassas microrheology gibi bu, teknikleri hesaba katan (10^-3 – 4 Pa), zayıf yeni başlayan jel dinamik evrimi sırasında tanımlamak için kullanılır. Bazı malzemeler nedeniyle dış güçler, malzeme veya sıvı devri yapısı ve sonuçta, son malzeme özellikleri etkileyebilir gibi hangi karakterizasyon sırasında bir meydan okuma sunuyor Mikroyapı değişikliklere duyarlıdırlar. Malzeme Mikroyapı değiştirmekten kaçının için bir örnek etrafında çevre sıvı kesme en aza indirerek alışverişi yapabilirsiniz bir mikrosıvısal cihaz geliştirdik. Sıvı çevre değiş tokuş ederek rheological özellikleri ve Mikroyapı değişiklikler kesme en az katkılarıyla faz geçişleri sırasında ölçülür. Cihazın µ²Reolojisi adında bir teknik microrheology (MPT) izleme birden çok parçacık ile birleştirilmiştir. Bu teknik bir jel yanıt harici bir itici güç olarak ardışık faz değişiklikleri sırasında malzeme özelliklerini ölçmek için kullanılır. Tekniği kullanarak bir fibröz kolloidal jel, hidrojene Hint yağı (HCO)^9,10,11Ayr›ca gösterilecektir.

Jel iskele Derneği ve ayrılma onların örnek çevre^12,13,14,15nedeniyle değişiklikleri uygulayabilir. Jelleşme ve yıkımı için itici güç ve malzeme özel ilgi her malzeme için uygun olmalıdır. µ²Reolojisi kolloidal ve polimerik ağları da dahil olmak üzere dış uyaranlara cevap jel sistemleri tanımlamak için kullanılabilir. PH, ozmotik basınç ve tuz konsantrasyonu değiştirme malzeme Mikroyapı değişiklikleri tetikleyebilir Kuvvetleri sürüş örnek verilebilir. Örneğin, HCO bir ozmotik basınç gradyan oluşturarak kontrollü faz geçişleri geçer. Ne zaman bir konsantre HCO jel örnek (4 wt % HCO) suda batık, düşmesine neden çekici güçleri kolloidal parçacıklar arasında zayıflatmak. Alternatif olarak, zaman HCO sulu çözeltisi (0,125 wt % HCO) (jelleşme ajan olarak anılacaktır ve çoğunlukla gliserin ve yüzey aktif oluşan) hidrofilik bir malzeme ile temas, çekici jelleşme neden dönüş zorlar. Bu jel sistem ardışık faz geçişleri tek örnek^9,10ölçme aygıtı çalışması bir araç olarak göstermek için kullanılır. Bu jel iskele dinamik geçişler ve hassas yeni başlayan jel yapısı itibariyle kritik faz geçiş sırasında karakterize etmek için MPT bu malzemelerin yüksek spatio-zamansal çözünürlük ile karakterize etmek için kullanıyoruz.

Microrheology jel özellikleri ve yapısına, özellikle kritik geçiş, yumuşak malzeme, kolloidal ve polimer jelleri^5,6,9,16dahil olmak üzere bir dizi belirlemek için kullanılır. MPT kayda floresan sonda parçacıkların Albert hareket bir örnek içinde gömülü video mikroskobu kullanan bir pasif microrheological tekniktir. Videoları boyunca parçacık pozisyonlar tam bir piksel kullanarak 1/10^th içinde algoritmaları^17,18izleme klasik belirlenir. Ortalama kare deplasman ensemble ortalama (MSD, (Δr²(t))) bu parçacık yörüngeleri hesaplanır. MSD Genelleştirilmiş Stokes-Einstein ilişkisi^{17,19,20,21,22kullanarak malzeme özelliklerini sürüngeni uyum gibi ilişkilidir, 23}. Malzeme durumunu Logaritmik MSD eğrinin eğimini öteleme süresi, α bir fonksiyonu olarak hesaplayarak belirlenir,

öteleme süresi ve kritik gevşeme üs nkarşılaştırarak t nerede. n zaman tedavi süperpozisyon, MPT verileri çözümlemek için Larsen ve Furst⁶tarafından güncellenmiştir iyi belgelenmiş bir teknik kullanılarak belirlenir. Buna karşılık n α için malzeme durumunu kantitatif belirlenir. Ne zaman α > n malzeme olduğunu bir sol ve ne zaman α < n malzeme olduğunu bir jel. Önceki çalışma HCO sistemi kritik gevşeme üs⁹belirlemek için microrheology kullanarak karakterize. Bu bilgileri kullanarak, biz tam olarak ne zaman malzeme deney sırasında bir sol için bir jel geçişleri belirlemek. Ayrıca, Gauss parametre, α_NG, bir sisteminin yapısal heterojenite kapsamını belirlemek için hesaplanabilir,

nerede Δx(t) x yönünde tek boyutlu parçacık hareketi var. MPT kullanarak, biz bir tek faz geçiş karakterize olabilir ama MPT malzemelerle bir mikrosıvısal cihazın karakterize tarafından biz sıvı çevresini değiştirmek ve tek jel örnek üzerinde birkaç faz geçişleri veri toplamak edebiliyoruz.

Bu mikrosıvısal cihaz faz değişiklikleri yanıt çevresindeki sıvı ortamındaki değişikliklere uğrar bir tek jel örnek kritik geçişler araştırmak için tasarlanmıştır. Cihazın bu jel veya sol durumda ya da yerine kesme en aza indirirken bir faz geçiş ikna etmek için örnek kilitleyerek olduğunda örnek çevreleyen sıvı alışverişi. Çözücü bir havza doğrudan altı simetrik aralıklı giriş kanalları tarafından bağlı örnek odası yukarıda yer alır. Bu simetri yerde kilitleme örnek etrafında eşit basınç oluşturulurken örnek odasına solvent Havzası’ndan sıvı alışverişi sağlar. Tek parçacık ve DNA bindirme için bu tekniği kullanmak birçok çalışma yapılmıştır ama tek molekülleri birimden yaklaşık 10 µL^24,25,26örnekleri kadar bu eser ölçeklendirir. Bu benzersiz tasarım ayrıca gerçek zamanlı microrheological karakterizasyonu faz geçişleri sırasında sağlar.

µ²Reolojisi birçok yumuşak madde sistemlere uygulanabilir sağlam bir tekniktir. Bu raporda açıklanan tekniği kolloidal jeller için tasarlanmıştı, ancak polimer veya micellar çözümleri gibi diğer malzemelere kolayca uyarlanabilir. Bu teknik ile biz sadece faz geçişleri denge malzeme özellikleri etkilemesi belirler, ancak aynı zamanda nasıl farklı işleme adımlarını rheological evrim ve malzeme ve son İskele yapısı üzerindeki etkileri kalıcı olabilir ve özellikleri.