부드러운 재료의 큰 진폭 진동 전단 응답 공부

집중된 폴리머 솔루션 주로 식품¹ 과 다른 소비자 제품², 강화 된 기름 회복³및 토양 개선⁴에 포함 하는 점도 증가 하는 다양 한 산업 응용 프로그램에에서 사용 됩니다. 그들의 처리 및 사용 하는 동안 그들은 반드시 대상이 됩니다 큰 변형 계획의 범위. 그런 과정에서 그들은 풍부 하 고 복잡 한 비선형 유 변 학적 행동 흐름 또는 변형 조건¹에 의존 하는 방법을 보여 줍니다. 이러한 복잡 한 비선형 유 변 학적 행동을 이해 하는 것은 성공적으로 프로세스를 제어, 우수한 제품을 설계 하 고, 에너지 효율을 극대화 필수적입니다. 산업 중요성 이외 평형까지 고분자 재료의 유 변 학적 행동 이해에 학문적 인 관심의 큰 거래가 이다.

진동 전단 테스트 스트레인 및 스트레인 속도⁵, 직교 응용 프로그램 때문에 모든 철저 한 유 변 학적 특성의 주요 구성 요소는 및 길이 시간 독립적으로 제어 하는 기능 확장 조정 하 여 시험에 진폭 그리고 주파수입니다. 충분히 작은 하지 재료의 내부 구조를 방해 하는 작은 진폭 진동 전단 긴장을 스트레스 응답 긴장 단계와 단계 변형 속도와 구성 요소에 분해 될 수 있습니다. 변형 속도와 변형 단계에서 부품의 계수는 총칭 하 여⁷동적 계수^6,및 저장 모듈러스로 개별적으로 , 및 손실 모듈러스, . 동적 계수는 탄성 및 점성 해석 취소 이어질. 그러나, 이러한 동적 계수에 따라 해석은 작은 긴장 진폭, 정현파 업무가 스트레스 응답은 또한 정현파에 대해서만 유효 합니다. 이 정권에 일반적으로 작은 진폭 진동 전단 (SAOS), 또는 선형 점 탄성 정권 이라고 합니다. 부과 변형 되면서 큰 변화는에서 유도 된 소재 미세는 비 정현파 과도 스트레스 응답⁸의 복잡에 반영 됩니다. 더 가깝게 모방한 산업 처리 및 소비자 사용 조건,이 rheologically 비선형 정권에서 동적 계수 응답의 가난한 설명 역할을 합니다. 이해 하는 또 다른 방법은 집중된 부드러운 재료의 밖으로 행동 하는 방법 균형 따라서는.

최근 연구^{9,10,11,12,13,,1415,16} 수 자료 통과 나타났습니다. 다양 한 내부-순환 구조와 동적 변경 (라오스) 정권 중간 진폭 진동 전단 (MAOS)^15,17 및 큰 진폭 진동 전단에 더 큰 개에 의해 elicited. 내 주기 구조와 동적 변화 확산에 미세, 구조 이방성, 로컬 재배열, 개혁, 그리고 변화의 파손 등 다른 발현을 있다. 비선형 정권에서 내 주기 물리적 변경 동적 계수와 함께 간단 하 게 해석 될 수 없는 복잡 한 비선형 스트레스 응답으로 이어질. 대신, 몇 가지 방법은 비선형 스트레스 응답의 해석에 대 한 제안 되었습니다. 이것의 일반적인 보기는 푸리에 변환 유동성 (FT 유동성)¹⁸, 파워 시리즈 확장¹¹, 체비쇼프 설명¹⁹, 그리고 물리적 프로세스 (SPP)^5,8,^{의 순서 13,,1420} 분석. 비록 이러한 기술을 모두 수학적으로 견고 표시 되었습니다, 그것은 여전히 이러한 기술의 어떤 비선형 진동 스트레스 응답의 명확 하 고 합리적인 물리적 설명을 제공 하는 여부는 대답 없는 질문. 유 변 학적 데이터 구조 및 동역학 측정에 상관의 간결한 해석을 제공 하는 뛰어난 도전 남아 있다.

최근 연구에서 부드러운 유리 유동성 (SGR) 모델⁸ 과 콜 로이드 스타 폴리머⁷진동 전단에서 만들어진 부드러운 유리의 비선형 스트레스 응답 SPP 제도 통해 분석 했다. 비선형 스트레스 응답에 탄성과 점성 속성에 일시적인 변화 SPP 계수에 의해 별도로 계량 했다 및 . 또한, 유 변 학적 전환 과도 계수에 의해 대표 되었다 microstructural 변화 생체 요소 분포 표현에 정확 하 게 상관 된다. SGR 모델⁸의 연구에서 명확 하 게 보였다는 유 변 학적 해석 을 통해 SPP 계획 정확 하 게 소프트 안경에 대 한 선형 및 비선형 정권에서 모든 진동 전단 조건 하에서 실제 변화를 반영 한다. 이 독특한 기능 소프트 안경의 비선형 응답의 정확한 물리적 해석을 제공을 폴리머 솔루션의 밖으로의 평형 역동성 및 다른 연약한 물자를 공부 하는 연구원을 위한 SPP 메서드 매력적인 접근을 게 만듭니다.

SPP 방식으로 3 차원 공간에서 발생 하는 유 변 학적 행동을 보고 주위 만들어집니다 ()는 긴장의 구성 (), 변형 속도 (), 스트레스 ()⁵. 수학적 의미에서 스트레스 응답 변형과 변형 율의 다 변수 함수로 취급 됩니다 (). 유 변 학적 행동에 궤적으로 간주는 (또는 다 변수 함수), 궤적의 속성을 토론 하기 위한 도구는 필요. SPP 접근, 변이 계수 및 같은 역할. 과도 탄성 계수 및 점성 계수 긴장에 관하여 스트레스의 파생 상품 부분으로 정의 된다 ()와 변형 속도 (). 차동 탄성 및 점성 계수의 물리적 정의 따라 과도 응용 계량 스트레스 반응에 긴장과 긴장 율의 즉각적인 영향 각각, 반면 다른 분석 방법을 어떤을 제공할 수 없습니다. 탄성 및 점성 속성에 대 한 정보 별도로.

SPP 접근 풍요롭게 진동 전단 테스트의 해석. SPP 분석 라오스에서 집중된 폴리머 솔루션의 복잡 한 비선형 유 변 학적 행동 SAOS에 선형 유 변 학적 행동에 직접 연관 될 수 있습니다. 우리는이 작품에 표시 어떻게 최대 과도 탄성 계수 (_최대) 엑스 트 레 마 스토리지 계수 선형 정권 (SAOS)에 해당 하는 변형 근처. 또한, 우리는 보여 어떻게 과도 점성 계수 ()는 라오스 동안 주기 정상 상태 흐름 곡선을 추적. 이외에 제공 폴리머 솔루션에 집중 하는 프로세스의 복잡 한 시퀀스의 세부 사항을 통해 라오스, 아래가 종 체계 또한 제공 합니다 자료에서 복구 스트레인에 대 한 정보를. 이 정보는 다른 접근을 통해 얻을 수 있는 스트레스 제거 되 면 얼마나 많은 소재 반동 것의 유용한 측정 이다. 그런 행동은 3D 인쇄 응용 프로그램, 뿐 아니라 스크린 인쇄, 섬유 형성, 및 흐름 중단에 대 한 집중된 솔루션의 전이성에 영향을 있다. ^5,,813 명확 하 게 나타냅니다 복구 긴장 하지 반드시 최근 연구의 여러 변형 동일 라오스 실험 동안 부과. 예를 들어, 라오스¹³ 에서 부드러운 콜 로이드 안경의 연구 발견 복구 부담 5%만 때 훨씬 더 큰 총 스트레인 (420%) 적용 되지 않습니다. ^{16,,2122,23,24} 도 케이지 계수²¹ 을 사용 하 여 선형 탄성 지점에서 라오스에서 관찰 될 수 있다 결론 다른 연구 종료 에 긴장 최대, 자료 그 순간에 비교적 작은 변형 경험을 암시. SPP 제도 이해 라오스는 복구할 수 및 총 긴장의 차이를 리드 스트레인 평형에 변화에 대 한 해당 계정에 대 한 유일한 프레임 워크입니다.

이 문서 두 개의 집중된 폴리머 솔루션, 4 wt %xanthan 실리콘 껌 (XG) 수성 해결책 5 wt % PEO DMSO 솔루션에서을 사용 하 여 라오스 분석 프리웨어에 대 한 상세한 프로토콜을 제공 하 여 이해 및 SPP 분석 방법의 사용의 용이성을 촉진 하는 것을 목표로. 이러한 시스템은 그들의 광범위 한 응용 프로그램 및 rheologically 속성을 흥미로운 때문에 선택 된다. Xanthan 실리콘 껌, 자연 높은 분자 무게 다 당 류, 수성 시스템에 대 한 매우 효과적인 안정제 이며 일반적으로 식품 첨가물 원하는 viscosification를 제공 또는 석유 시추 점도 증가와 항복의 포인트 적용 muds 드릴링. PEO 독특한 친수성 속성이 고 토양 개선 활동 뿐 아니라 제약 제품 제어 릴리스 시스템에서 자주 사용 한다. 이러한 고분자 시스템 처리, 전송, 및 최종 상태를 추정 하기 위한 다양 한 진동 전단 조건 하에서 테스트 합니다. 이러한 실질적인 조건에서 진동 전단 흐름 반전 반드시 포함 하지 않을 수 있습니다, 비록 흐름 필드 쉽게 접근 될 수 있다 및 적용 된 진폭의 단독 제어를 가진 조정와 진동 테스트에 주파수. 또한, SPP 구성표 사용할 수 있습니다 여기에 설명 된 대로 최근에 제안 된 UD-라오스²⁵, 큰 진폭 진동 하나에 적용 되어 같은 흐름 반전 포함 하지 않는 포함 하는 흐름 종류의 광범위 이해 하 방향만 (애칭 “uni 방향 라오스”로 이어지는). 편의상, 그리고 설명을 위해, 우리는 정기적인 흐름 반전에는 전통적인 라오스에 현재 연구를 제한 합니다. 유 변 학적 측정된 응답 SPP 방식으로 분석 된다. 현저한 계산 단계에 간단한 설명과 함께 SPP 소프트웨어를 사용 하 여 독자 들의 이해 및 사용을 개선 하는 방법을 보여 줍니다. 유 변 학적 전환의 유형 식별에 따라 SPP 분석 결과 해석에 대 한 전설 소개 된다. 다양 한 진동 전단 조건 하에서 두 고분자의 대표 종 분석 결과 표시 되는 우리는 명확 하 게 물자의 선형 점 탄성 응답에 대 한 정보를 포함 하는 실제 프로세스 시퀀스 식별 뿐만 아니라 자료의 정상 상태 흐름 속성입니다.

이 프로토콜 제공 정확 하 게 비선형 유 변 학적 실험으로 한 단계를 수행 하는 방법의 현저한 세부 사항 그림 1과 같이 분석 하 고 이해 하는 SPP 프레임 워크와 유 변 학적 응답 가이드. 우리 악기 설치 및 교정, 높은-품질 과도 데이터 수집 상용 고분자를 만들기 위한 특정 명령 다음에 소개를 제공 하 여 시작 합니다. 유 변 학적 데이터 받은 일단 SPP 분석 프리웨어 상세한 설명서와 함께 소개 합니다. 또한, 정상 상태 흐름 곡선 선형 정권 주파수 스위프와 라오스에서 얻은 결과 비교 하 여 SPP 구성표 두 집중된 폴리머 솔루션의 시간에 따른 응답을 이해 하는 방법을 다루겠습니다. 이러한 결과 폴리머 솔루션 등장 하 그들의 비선형 과도 유동성의 더 자세한 사진에 대 한 허용 진동, 내 뚜렷한 유 변 학적 상태 사이의 전환 명확 하 게 식별 합니다. 이러한 데이터는 제품 형성, 전송, 처리 조건 최적화를 사용할 수 있는 하 고 사용 합니다. 이러한 시간에 따른 응답 추가 소 각 산란 중성자, 엑스레이, 또는 빛 (의에서 가져온 microstructural 정보는 유동성 커플링 하 여 구조-속성-처리 관계 형태로 명확 하 게 잠재적인 경로 제공 SAN, SAXS, 고 염, 각각), 현미경, 또는 상세한 시뮬레이션.