Študija razkriva, kako se polimeri sproščajo po stresni obdelavi

NYSTV - Hierarchy of the Fallen Angelic Empire w Ali Siadatan - Multi Language (Junij 2019).

Anonim

Polimeri, ki sestavljajo sintetične materiale, potrebujejo čas za odstranitev stresa po predelavi, so povedali raziskovalci. Nova študija je pokazala, da se zapleteni, dolge verige polimerov v raztopinah sprostijo na dveh različnih stopnjah, kar označuje napredek v osnovni fiziki polimerov. Ugotovitve bodo zagotovile boljše razumevanje fizikalnih lastnosti polimernih materialov in kritičnega novega vpogleda v to, kako se posamezne polimerne molekule odzivajo na visoke stresne pogoje predelave.

Študija, objavljena v reviji Physical Review Letters, bi lahko pripomogla k izboljšanju proizvodnje sintetičnih materialov in ima aplikacije v biologiji, mehaniki in znanosti o materialih ter fiziki kondenzirane snovi.

"Naši eksperimenti z eno molekulo kažejo, da polimeri kažejo svojo individualistično vedenje, ki je pokazalo nepričakovano in presenetljivo heterogeno dinamiko pripletenih raztopin polimerov", je dejal soavtor Charles Schroeder, profesor kemijskega in biomolekularnega inženirstva in član fakultete Beckman inštitut za napredne znanosti in tehnologijo na Univerzi Illinois v Urbana-Champaign. "Glavni cilj naših raziskav je razumeti, kako posamezni polimeri, ki delujejo kot posamezniki, delujejo skupaj, da bi dobili materiale makroskopske lastnosti, kot so viskoznost in žilavost."

Z uporabo tehnike, ki se imenuje enomolekularna fluorescenčna mikroskopija, lahko raziskovalci opazujejo v realnem času, saj se posamezne polimerne molekule sprostijo po raztezanju, vleki in stiskanju proizvodnega procesa. "Predstavljajte si, kako boste pogledali v skledo kuhanih špagetov in opazovali gibanje enega samega testa, ko je posoda mešana", je dejal Schroeder.

"Ugotovili smo, da polimeri kažejo enega od dveh različnih načinov sprostitve", je dejal soavtor in diplomant Yuecheng (Peter) Zhou. "Ena skupina polimerov, sproščenih z enim ekspandiranim ekspandiranim ekspandiranim deležem, druga pa je pokazala dvofazni proces.Ta druga populacija se zelo hitro odzove na začetek in nato počasi sprosti. Obstoj dveh različnih molekulskih populacij je bil nepričakovan in ni bil predviden s klasično teorijo. "

Ta študija je delala z visoko molekularno DNA, ker služi kot idealen model drugih vrst sintetičnih organskih polimerov, so povedali raziskovalci.

"Izbrali smo DNK kot naš model polimer, ker je zelo velika molekula in verige so dovolj velike, da jih lahko vidimo v našem mikroskopu", je dejal Schroeder. "Prav tako so enaka teža, ki nam je zagotovila zelo čist, natančno določen sistem za analizo podatkov."

Raziskovalci so ugotovili, da odstotek molekularne subpopulacije, ki kaže dvostopenjsko relaksacijsko vedenje, se povečuje, saj se celotna koncentracija polimerov v zapletenih raztopinah povečuje.

"Nismo prepričani, zakaj je način za sprostitev z enim načinom ali hiter umik zdi, da je odvisen od koncentracije, vendar je to povezano z večjim trenjem med polimeri - več polimerov, večja je verjetnost, da bodo delovale, zlasti iz ravnotežja, "Je dejal Zhou. "Delamo s teoretiki tukaj na Univerzi v Illinoisu, da bi bolje pojasnili fenomene z enim načinom in dvema načinoma sprostitve."

Ekipa je navdušena nad novim vpogledom v razumevanje, kako kompleksne tekočine tečejo in kako se predelujejo in proizvajajo, zlasti s polimeri, ki so izpostavljeni močnemu stresu, kot so tekočine, ki se uporabljajo za tridimenzionalno tiskanje.

menu
menu