Method Article

Medición material Microestructura Bajo Flujo de 1-2 Plano de Flujo de ángulo pequeño dispersión de neutrones

DOI:

10.3791/51068

February 6th, 2014

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Una célula de cizallamiento es desarrollado para mediciones de dispersión de neutrones de ángulo pequeño en el plano gradiente de velocidad-velocidad de cizallamiento y se usa para caracterizar fluidos complejos. Mediciones espacialmente resueltas en la dirección del gradiente de velocidad son posibles para el estudio de los materiales de cizalla-anillado. Las aplicaciones incluyen investigaciones de dispersiones coloidales, soluciones de polímeros, y estructuras auto-ensambladas.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Se presenta un entorno de ejemplo nueva dispersión de neutrones de ángulo pequeño (SANS) optimizado para el estudio de la microestructura de los fluidos complejos bajo flujo cortante simple. La célula de corte de SANS se compone de una geometría Couette cilindro concéntrico que está sellado y que gira alrededor de un eje horizontal, de modo que la dirección de vorticidad del campo de flujo está alineado con el haz de neutrones que permite la dispersión desde el plano 1-2 de cizallamiento (gradiente de velocidad-velocidad , respectivamente). Este enfoque es un avance sobre los entornos de muestra de células de cizallamiento anteriores ya que hay un fuerte acoplamiento entre la reología mayor y características microestructurales en el plano 1-2 de la cizalladura. Flow-inestabilidades, tales como bandas de corte, también puede ser estudiada mediante mediciones espacialmente resueltas. Esto se lleva a cabo en este entorno de ejemplo mediante el uso de una abertura estrecha para el haz de neutrones y de exploración a lo largo de la dirección del gradiente de velocidad. Experimentos resueltos Tiempo, como el flujo de nueva creación y de gran amplitud oscilatoria de ellaflujo ar también son posibles mediante la sincronización del movimiento de cizalla y la detección con resolución temporal de neutrones dispersados. Los resultados representativos utilizando los métodos descritos aquí demuestran la naturaleza útil de resolución espacial para la medición de la microestructura de una solución de micelas con forma de gusano que exhibe bandas de cizallamiento, un fenómeno que sólo puede ser investigado por la resolución de la estructura a lo largo de la dirección del gradiente de velocidad. Por último, las posibles mejoras en el diseño actual se discuten junto con sugerencias para experimentos complementarios como la motivación para futuros experimentos en una amplia gama de fluidos complejos en una variedad de movimientos de corte.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

El desarrollo de una comprensión científica de un fenómeno natural requiere mediciones exactas y precisas. La metrología es también la base de la ingeniería con éxito y diseño de nuevos procesos y materiales. Reología es la ciencia de la deformación y el flujo de la materia. La reología es central en nuestra capacidad para procesar una amplia variedad de materiales y también es utilizado por los formuladores de productos para apuntar propiedades de los materiales específicos. Ejemplos típicos de la antigua incluyen polímeros o compuestos de moldeo de formación, mientras que el segundo incluye el desarrollo de productos de consumo diario, tales como pinturas,....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La Figura 2 muestra una célula de corte montado unido a la placa de base, que está montado en el tablero en el escenario medio ambiente de la muestra y se alinea en el haz de neutrones para un experimento de SANS. El motor paso a paso, la caja de cambios y la transmisión por correa, cortaron fase del motor, célula de corte y la dirección del haz de neutrones están etiquetados en la figura 2. El presente protocolo proporciona instrucciones para el montaje de la célula de corte (sección 1), el montaje de la célula de corte en el escenario medio de la muestra (sección 2), la calibración de la geometría para un experimento de SANS (secci....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Los resultados representativos de un exitoso experimento de flujo-SANS se dan en las figuras 9, 10 y 11. Estos ejemplos son de investigaciones realizadas en una solución micelar vermiforme (WLM) (Tabla 1) sabe que presentan bandas de cizallamiento durante ciertas condiciones de cizallamiento. Una discusión completa de los hallazgos científicos se pueden encontrar en las referencias 15-17.

La figura 10 representa los resultados de .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Un nuevo instrumento capaz de medir la microestructura de cizallamiento fluidos complejos en el plano gradiente de velocidad-velocidad de cizallamiento a través de la dispersión de neutrones de ángulo pequeño se desarrolló y validó. El diseño de la célula de cizallamiento complementa otros instrumentos que utilizan fuentes de radiación, como los rayos X y la dispersión de la luz, así como los instrumentos rheo-SANS capaces de caracterizar la microestructura en los otros dos planos de corte (velocidad-vorticidad y la vel.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Reconocemos Maestro Maquinista Al Lanza de la Universidad de Delaware para el mecanizado de la célula de corte y el Sr. Cedric Gagnon para el diseño y la redacción. Este manuscrito fue elaborado bajo un acuerdo cooperativo 70NANB7H6178 de NIST, Departamento de Comercio de EE.UU.. Este trabajo utiliza instalaciones apoyadas en parte por la National Science Foundation bajo el Acuerdo No. DMR-0944772. Las declaraciones, hallazgos, conclusiones y las recomendaciones son las del autor (s) y no reflejan necesariamente la opinión de NIST o el Departamento de Comercio de EE.UU..

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Agua deuterada (99,9%)Cambridge Isotopes7789-20-083,3 % en peso en formulación
D2O
CTAB- Bromuro de cetiltrimetilamonio Sigma-Aldrich57-09-016.7 % en peso en formulación
CH3(CH2)15N(Br)(CH3)3
1/16 pulgadas Llave
Allen 3/16 pulgadas Llave
3/8 pulgadas Llave
Cinta
Cinta
de rosca Jeringas (2)
Allende bocade sellado

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Larson, R. G. The Structure and Rheology of Complex Fluids. , Oxford University Press. (1999).
  2. Wagner, N. J., Brady, J. F. Shear thickening in colloidal dispersions. Phys.Today. 62, 27-32 (2009).
  3. Fardin, M. A., et al.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Small Angle Neutron ScatteringShear Cell Sample EnvironmentVelocity Gradient PlaneConcentric Cylinder CouetteSpatial Resolution MeasurementsFlow Instability AnalysisWormlike Micelle SolutionShear Banding PhenomenonTime Resolved ExperimentsNeutron Beam Alignment

Related Articles