การศึกษาแสดงให้เห็นว่าโพลิเมอร์ผ่อนคลายหลังจากการประมวลผลที่ตึงเครียด

Anonim

นักวิจัยกล่าวว่าพอลิเมอร์ที่ทำจากวัสดุสังเคราะห์จำเป็นต้องใช้เวลาในการลดความเครียดหลังจากการแปรรูป ผลการศึกษาใหม่พบว่าโพลิเมอร์โซ่ยาวในสารละลายจะผ่อนคลายด้วยอัตราที่แตกต่างกันซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าทางฟิสิกส์ของพอลิเมอร์พื้นฐาน การค้นพบนี้จะช่วยให้เข้าใจถึงคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุพอลิเมอร์และความเข้าใจใหม่ ๆ ที่สำคัญต่อการที่โมเลกุลของโพลิเมอร์แต่ละตัวตอบสนองต่อสภาวะการแปรสภาพที่มีความเครียดสูง

การศึกษาซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters จะช่วยปรับปรุงการผลิตวัสดุสังเคราะห์และมีการประยุกต์ใช้ในด้านชีววิทยาวิทยาศาสตร์เครื่องกลและวัสดุศาสตร์รวมทั้งฟิสิกส์เรื่องย่อ

ผู้ร่วมวิจัย Charles Schroeder ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลและอาจารย์ของสถาบันกล่าวว่า "การทดลองของโมเลกุลเดี่ยวของเราแสดงให้เห็นว่าโพลีเมอร์ต้องการแสดงพฤติกรรมส่วนบุคคลของตนซึ่งแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงที่ไม่คาดคิดและโดดเด่นในรูปแบบโพลีเมอร์ที่พันกัน Beckman Institute for Advanced Science and Technology แห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign "เป้าหมายหลักของการวิจัยของเราคือการทำความเข้าใจว่าโพลิเมอร์เดี่ยว - ทำหน้าที่เป็นตัวบุคคลอย่างไร - ทำงานร่วมกันเพื่อให้คุณสมบัติของวัสดุมหภาคเช่นความหนืดและความเหนียว"

นักวิจัยสามารถดูในเวลาจริงได้เนื่องจากโมเลกุลของโพลิเมอร์แต่ละตัวผ่อนคลายหลังจากการยืดดึงและบีบกระบวนการผลิต "ลองนึกภาพมองลงไปในชามสปาเก็ตตี้ที่ปรุงแล้วและเฝ้าดูการเคลื่อนไหวของก๋วยเตี๋ยวแบบเดียวกับที่ชามผสม" Schroeder กล่าว

"เราพบว่าโพลิเมอร์นี้มีโหมดการผ่อนคลายที่แตกต่างกันสองโหมด" ผู้ร่วมเขียนและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Yuecheng (Peter) Zhou กล่าว "กลุ่มโพลิเมอร์หนึ่งกลุ่มสามารถหลบหนีผ่านอัตราการเกิดมูลสัตว์แบบเดี่ยวและกลุ่มอื่น ๆ มีกระบวนการสองเฟสประชากรที่สองได้รับการหดตัวครั้งแรกอย่างรวดเร็วตามด้วยการผ่อนคลายที่ช้าการดำรงอยู่ของประชากรโมเลกุลสองต่างก็ไม่คาดคิดและไม่คาดการณ์ โดยทฤษฎีคลาสสิก "

การศึกษานี้ทำงานร่วมกับ DNA ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงเนื่องจากเป็นรูปแบบที่เหมาะสำหรับโพลิเมอร์อินทรีย์สังเคราะห์ชนิดอื่น ๆ

"เราเลือกดีเอ็นเอเป็นพอลิเมอร์รูปแบบของเราเพราะเป็นโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่มากและโซ่มีขนาดใหญ่พอที่จะให้ภาพในกล้องจุลทรรศน์ของเรา" ชโรเดอร์กล่าว "พวกเขามีน้ำหนักที่เท่ากันทั้งหมดซึ่งทำให้เรามีระบบที่สะอาดและมีการกำหนดค่าที่ดีสำหรับการวิเคราะห์ข้อมูล"

นักวิจัยพบว่าเปอร์เซ็นต์ของ subpopulation โมเลกุลที่แสดงพฤติกรรมผ่อนคลายแบบสองเฟสจะเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณโพลิเมอร์โดยรวมเพิ่มขึ้นในสารละลายที่พันกัน

"เราไม่แน่ใจว่าทำไมการผ่อนคลายโหมดเดี่ยวหรือโหมดการหดอย่างรวดเร็วดูเหมือนว่าจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้น แต่อาจเกี่ยวข้องกับแรงเสียดทานของโพลิเมอร์ที่เพิ่มขึ้น - ยิ่งมีโพลิเมอร์มากเท่าใดโอกาสที่พวกมันจะมีปฏิสัมพันธ์มากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากความสมดุล "โจวกล่าว "เรากำลังทำงานร่วมกับนักทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์เพื่ออธิบายถึงปรากฏการณ์การผ่อนคลายในแบบโหมดเดี่ยวและแบบสองโหมดได้ดีขึ้น"

ทีมงานรู้สึกตื่นเต้นที่จะนำเสนอข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ เพื่อทำความเข้าใจถึงความซับซ้อนของการไหลของของเหลวและวิธีการผลิตและแปรรูปโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับโพลิเมอร์ที่มีความเครียดสูงเช่นของเหลวที่ใช้ในการพิมพ์ 3 มิติ

menu
menu