Name: Estudio de respuesta de cizalla oscilatoria de amplitud grande de materiales blandos (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-04-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 7 s
Description: Aprende a realizar reología de cizalla oscilatoria no lineal en materiales blandos utilizando análisis SPP-LAOS. Este método cuantifica propiedades viscoelásticas durante todo el experimento, superando las técnicas tradicionales.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Los autores agradecen a Anton Paar para el uso del reómetro para MCR 702 a través de su programa de investigación académica de VIP. También agradecemos a Dr. Abhishek Shetty para los comentarios en la configuración del instrumento.

1. reómetro configuración
<ol><li>Con el Reómetro configurado en el modo SMT (ver nota), fije las geometrías de disco superior e inferior. Para mantener tan cerca de un campo de corte homogéneo como sea posible, utilice una placa de 50 mm (PP50) como el accesorio más bajo y un cono de 2 grados (CP50-2) para el luminario superior. Nota: El Reómetro que usamos (ver la Tabla de materiales) puede configurarse en cualquiera de los dos un combinado motor-transductor (CMT) o modo de transductor motor separado (SMT). Con solamente un solo motor integrado en la cabeza de reómetro, actúa como un reómetro de tensión controlada de la CMT tradicional y los datos obtenidos requieren correcciones de la inercia. Con dos motores en un modo SMT, el motor superior funciona como un transductor de torque y el motor parte inferior actúa como una unidad el Reómetro para así convertir un típico reómetro de tensión controlada.<ol>
<li>Fije las geometrías inferior y superior.</li>
		<li>Haga clic en el botón zero-gap en el panel de control.</li>
		<li>Navegar para iniciar la función de servicio en la pestaña de sistema de medición en la parte superior. Ejecute la inercia calibraciones para la parte superior e inferior medida sistemas, encuentran en el menú desplegable.</li>
		<li>Ejecutar ajustes para los motores superiores e inferiores.</li>
		<li>Especificar la temperatura deseada en el panel de control. Nota: Las medidas en que experimentos en XG y PEO se realizan soluciones son 25 ± 0,1 ° C y 35 ± 0,1 ° C, respectivamente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Cargar el material de interés sobre la geometría de la parte inferior con una espátula o la pipeta, asegurando que burbujas de aire no están arrastradas en la muestra. Nota: Volúmenes aproximados de material necesario para llenar completamente una geometría son proporcionados en el software espectrométricas en Setup | Sistemas de medición.<ol>
<li>1,14 mL para llenar la geometría de cono y placa de carga. De carga más altas muestras de viscosidad con una espátula y menos materiales viscosos con una pipeta. Nota: Una espátula se utiliza para cargar las soluciones de polímero.</li>
		<li>Comando el sistema de medición a gap adorno y recortar con cuidado el exceso de material en el borde de la geometría con una espátula terminó de Plaza, asegurando que la espátula queda perpendicular al eje del reómetro para. Nota: La calidad del material de carga afectarán significativamente los resultados reológicos y cualquier aparente bajo - o sobre - filling debe evitarse.</li>
		<li>Presione el botón continuar en el software espectrométricas para mover a la distancia de medición. Nota: Un proceso de carga completo se ilustra en la figura 2.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. ejecutar las pruebas de cizallamiento oscilatorio
Nota: Se presentan dos formas de ejecutar pruebas de cizallamiento oscilatorio. El primer enfoque está diseñado para tensiones sinusoidales y solamente y fue utilizado para recolectar los datos que se presenta aquí. El segundo método permite arbitrario estrés o tensión horarios a establecer.
<ol><li>
Cizalla oscilatoria sinusoidal
	<ol>
<li>Navegar a Gran amplitud oscilatoria del esquileo, LAOS bajo mis aplicaciones en el software. La caja de la medida y haga clic en la opción de tensión variable.</li>
		<li>Especificar la inicial (1%) y valores finales (4.000%) de un barrido de amplitud de tensión. Especificar la frecuencia impuesta de 0,316 rad/s. Define la cantidad deseada de las amplitudes de la tensión como 16 en el rango de amplitud especificada, que resulta de la densidad de punto de 5 puntos por década.</li>
		<li>Marque la casilla obtener formas de onda en la parte superior para recoger las respuestas transitorias.</li>
		<li>Haga clic en el botón Inicio en la parte superior para iniciar los experimentos y los datos en bruto se mostrarán automáticamente en el software espectrométricas.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Arbitrario estrés o tensión horarios
	<ol>
<li>Imponer deformación arbitrarios definidos, haga clic en generador de forma de onda seno en mis aplicaciones en el software.</li>
		<li>Definir una lista de valores de tensión correspondientes a la función que debe ser aplicada (no restringido a sinusoidal forma de onda). Generar la lista de valores en un programa externo.</li>
		<li>Haga clic en Editar en el valor de la tensión en la caja de medición. Copiar y pegar estos números en la lista de valores.</li>
		<li>Especificar el número de puntos de datos, punto de duración y el intervalo de tiempo para ajustar la frecuencia impuesta. Por ejemplo, especificar el número de puntos de datos y el intervalo de tiempo como 512 puntos y 6.2832 s, respectivamente, si un ciclo de tensión sinusoidal se pega en la lista de valores de tensión con la frecuencia de 1 rad/s y 512 puntos se desea. Nota: Este enfoque no se recomienda para el funcionamiento de cizalla oscilatoria sinusoidal debido al número limitado de ciclos oscilatorios y también debido al hecho de que correcciones automáticas que se activan en modo de prueba oscilatoria en el Reómetro están deshabilitadas en este modo. Sin embargo, porque no hay ninguna hipótesis de tensión sinusoidal en el marco de la SPP, uno arbitrariamente puede definir funciones de tensión impuesta según las condiciones de procesamiento o uso final que pueden experimentar los materiales y los restos de marco SPP aplicable para analizar la respuesta reológica.</li>
		<li>Marque la casilla obtener formas de onda en la parte superior. Haga clic en el botón Inicio en la parte superior para iniciar los experimentos.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. realizar análisis de SPP (software SPP, LAOS)
Nota: El software de análisis SPP es un paquete gratuito basado en MATLAB para el análisis de los datos reológicos con el marco de la SPP y se adjunta archivos complementarios 1\u2012621.
<ol><li>Formato de texto delimitado por tabulaciones (.txt) que consta de cuatro columnas en el orden de los ficheros de datos {tiempo (s) cepa (-), frecuencia (1/s), estrés (Pa)}. Nota: Los usuarios deba modificar el número de líneas de encabezado en los archivos de función para poder procesar sus datos. Ver archivos de datos de muestra (7\u20129 archivos complementarios).</li>
	<li>Para ejecutar el software de SPP, LAOS, abrir el m-file llamado RunSPPplus_v1.m en MATLAB. Nota: RunSPPplus_v1.m es el script principal para ejecutar el análisis, el paquete contiene otros archivos de función que se llamará desde el script principal, incluyendo SPPplus_read_v1.m, SPPplus_fourier_v1.m, SPPplus_numerical_v1.m, SPPplus_print_v1.m y SPPplus_figure_v1.m.</li>
	<li>Desplácese hasta la sección denominada variables definidas por el usuarioy especificar las siguientes variables.<ol>
<li>Nombre de archivo: Especifica el nombre de archivo .txt que se utilizará para el análisis de la SPP. Nota: El archivo debe coincidir con el anterior requisito de formato.</li>
		<li>Estado de funcionamiento: Coloque el vector como [1, 0] a modo de análisis de Fourier para cizalla oscilatoria regular respuesta. Nota: El software emplea dos métodos diferentes para calcular la instantánea moduli SPP, <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq3.jpg"> y <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg"> , basado en la transformación de Fourier y diferenciación numérica. El enfoque de transformación de Fourier está diseñado para la entrada periódica, tales como pruebas de cizallamiento oscilatorio. Arbitrarias pruebas dependientes del tiempo, que incluyen, pero no se limitan a protocolos sinusoidales, pueden ser analizadas con el método de diferenciación numérica.</li>
		<li>Estado de funcionamiento: el vector como de entrada [0, 1] a modo de análisis de diferenciación numérica arbitraria pruebas dependientes del tiempo.</li>
		<li>Omega (análisis de Fourier): especificar la frecuencia angular de oscilación, con unidades de rad/s.</li>
		<li>M (análisis de Fourier): definir el número de corrientes armónicas más altas para ser incluidos en el análisis de la SPP. Ajuste este número para incluir todos los armónicos más altos sobre el piso de ruido. Nota: Este número debe ser un número impar positivo y varía con la amplitud y el material. Se incluye la 3ª armónica en el régimen de Mao y hasta el 55 armónica en la mayor amplitud investigada.</li>
		<li>p (análisis de Fourier): especificar el número total de períodos de medición del tiempo en los datos de entrada, que tiene que ser un número entero positivo. Nota: Los períodos más de datos que se recogen, más el tiempo de resolución de los parámetros de la SPP.</li>
		<li>k (diferenciación numérica): definir el tamaño de paso para la diferenciación numérica, que debe ser un entero positivo.</li>
		<li>num_mode (diferenciación numérica): especificar num_mode para ser "0" (diferenciación estándar) o "1" (lazo de diferenciación). Nota: Existen dos procedimientos que llevan a cabo en el esquema de diferenciación numérica. La "diferenciación estándar" no hace ninguna hipótesis sobre la forma de los datos. Utiliza una diferencia hacia adelante para calcular la derivada para los 2.000 primeros puntos de los datos, una diferencia hacia atrás para el final por 2.000 puntos y una diferencia centrada en otra parte. La "diferenciación de bucle" asume que los datos tomados bajo condiciones periódicas de estado estacionario e incluyen un número entero de períodos. Estos supuestos permiten una diferencia centrada calcular en todas partes pasando sobre los extremos de los datos.</li>
		<li>Seleccione el botón Ejecutar en la parte superior una vez que todas las variables se especifican. Nota: El software calcular métricas SPP todas asociadas con los datos y luego mostrar figuras asociadas con la actual gestión de análisis y la salida un archivo de texto que contiene todas las métricas calculadas SPP para su posterior análisis.</li>
		<li>Iterativamente, ajustar el número de armónicos para ser incluidos en el análisis de la salida del espectro de Fourier. Son todos armónicos impares superiores por encima del piso de ruido.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. interpretar una respuesta de LAOS
<ol><li>Vaya al diagrama de Cole Cole de la instantánea moduli SPP <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq3.jpg"> y <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg"> que se genera automáticamente por el software SPP. Nota: Una curva en el diagrama de Cole Cole es considerada como la trayectoria del estado material viscoelástico e interpretaciones pueden ser formadas dentro de una oscilación, en los procesos intra-ciclo, o entre periodos sucesivos, en los procesos de inter-ciclo.</li>
	<li>Interpretar la rigidez por el módulo de elasticidad instantáneo,<img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq13.jpg">y una aumento/disminución de <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq3.jpg"> que indica endurecimiento/ablandamiento. Vea la figura 3.</li>
	<li>Interpretar la viscosidad de un material basado en el módulo viscoso instantáneo, <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg"> . Una aumento/disminución de este parámetro representa el espesamiento/adelgazamiento.</li>
	<li>Transferir el foco a otro diagrama de Cole Cole de los derivados del tiempo de móduli transitoria <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq14.jpg"> y <img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq15.jpg"> , que proporcionan información cuantitativa sobre cuánto una respuesta es de refuerzo (<img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq16.jpg">), ablandamiento (<img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq17.jpg">), engrosamiento (<img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq18.jpg">), adelgazamiento ((<img alt="Equation 19" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq19.jpg">)). Vea la figura 3. Nota: Con los valores de los derivados, la tasa en la cual materiales sufren ablandamiento endurecimiento o engrosamiento/adelgazamiento puede ser cuantitativamente determinada.</li>
	<li>Leer el centro de una trayectoria (en el sentido de promedio ponderado en el tiempo) en el diagrama de Cole Cole de <img alt="Equation 20" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq20.jpg"> como los módulos dinámicos, [<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq1.jpg"><img alt="Equation 21" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq21.jpg">]. Nota: Los módulos dinámicos son parámetros promedio sobre un ciclo de deformación y no son suficientes para proporcionar información local en LAOS.</li>
	<li>Controlar el movimiento relativo de la trayectoria en toda amplitud para comprender la física inter-ciclo. Nota: Centrándose en el movimiento relativo del centro de promedio ponderado en el tiempo es equivalente a un barrido de amplitud de tensión tradicional de módulos dinámicos. Sin embargo, fácilmente se puede analizar el movimiento en toda la amplitud de otros puntos específicos, por ejemplo, la extrema tensión.</li>
	<li>Determinar la viscosidad diferencial transitoria <img alt="Equation 22" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq22.jpg"> y superponer sobre una curva de flujo constante de corte. Comparar la respuesta transitoria de LAOS con condiciones de corte constante.</li>
	<li>Determinar los puntos de máximo <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq12.jpg"> en las grandes amplitudes en el diagrama de Cole Cole de <img alt="Equation 20" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq20.jpg"> . Ver la estrella marcada en la figura 4C.<ol>
<li>Registrar los valores de <img alt="Equation 23" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq23.jpg"> en esos instantes.</li>
		<li>Les parcela sobre el barrido de amplitud de los módulos dinámicos. Véase la figura 4 d. Nota: Preste atención a toda la correspondencia entre el módulo de elasticidad máxima transitorio y el viscoelástico lineal <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq1.jpg"> .</li>
	</ol>
</li>
	<li>Localizar los instantes de máximo <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq12.jpg"> en la elástica figura de Lissajous y registrar los valores de tensión correspondientes. Ver la estrella en la figura 4a.</li>
	<li>Si <img alt="Equation 24" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq24.jpg"> , entonces, determinar la tensión de equilibrio <img alt="Equation 25" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq25.jpg"> y la deformación elástica <img alt="Equation 26" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq26.jpg"> . Tenga en cuenta. Con la tensión de desplazamiento <img alt="Equation 27" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq27.jpg"> , cuando <img alt="Equation 28" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq28.jpg"> la tensión de equilibrio puede determinarse como <img alt="Equation 29" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq29.jpg"> y la deformación elástica, por tanto, puede determinarse como la diferencia entre tensión y equilibrio tensión5,13 . El requisito de <img alt="Equation 24" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq24.jpg"> se deriva y discutido en otra parte15.</li>
	<li>Trama de la deformación elástica en función de la amplitud de tensión impuesta. Ver Figura 4e. Si la deformación elástica es independiente de la amplitud de la tensión, entonces indicar esta tensión crítica en el barrido de amplitud como en la Figura 4D.</li>
</ol>

<ol><li>Dolz, M., Hernández, M. J., Delegido, J., Alfaro, M. C., Muñoz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+xanthan+gum+and+locust+bean+gum+upon+flow+and+thixotropic+behaviour+of+food+emulsions+containing+modified+starch%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Food+Engineering%22%5BJournal%5D)">Influence of xanthan gum and locust bean gum upon flow and thixotropic behaviour of food emulsions containing modified starch.</a> Journal of Food Engineering. 81 (1), 179-186 (2007).</li>
<li>Gupta, N., Zeltmann, S. E., Shunmugasamy, V. C., Pinisetty, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+Polymer+Matrix+Syntactic+Foams%5BTitle%5D)+AND+%22JOM%22%5BJournal%5D)">Applications of Polymer Matrix Syntactic Foams.</a> JOM. 66 (2), 245-254 (2013).</li>
<li>Garcıa-Ochoa, F., Santos, V. E., Casas, J. A., Gómez, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Xanthan+gum%3A+production%2C+recovery%2C+and+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+Advances%22%5BJournal%5D)">Xanthan gum: production, recovery, and properties.</a> Biotechnology Advances. 18 (7), 549-579 (2000).</li>
<li>Chang, I., Im, J., Prasidhi, A. K., Cho, G. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Xanthan+gum+biopolymer+on+soil+strengthening%5BTitle%5D)+AND+%22Construction+and+Building+Materials%22%5BJournal%5D)">Effects of Xanthan gum biopolymer on soil strengthening.</a> Construction and Building Materials. 74, 65-72 (2015).</li>
<li>Rogers, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+search+of+physical+meaning%3A+defining+transient+parameters+for+nonlinear+viscoelasticity%5BTitle%5D)+AND+%22Rheologica+Acta%22%5BJournal%5D)">In search of physical meaning: defining transient parameters for nonlinear viscoelasticity.</a> Rheologica Acta. 56 (5), 501-525 (2017).</li>
<li>Ferry, J. D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFerry%2C+JD+%22Viscoelastic+properties+of+polymers%22">Viscoelastic properties of polymers</a>. , John Wiley & Sons. (1980).</li>
<li>Bird, R. B., Armstrong, R. C., Hassager, O. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBird%2C+RB+%22Dynamics+of+Polymeric+Liquids.+Volume+1%3A+Fluid+Mechanics%22">Dynamics of Polymeric Liquids. Volume 1: Fluid Mechanics</a>. , John Wiley & Sons. New York. (1987).</li>
<li>Park, J. D., Rogers, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+transient+behavior+of+soft+glassy+materials+far+from+equilibrium%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rheology%22%5BJournal%5D)">The transient behavior of soft glassy materials far from equilibrium.</a> Journal of Rheology. 62 (4), 869-888 (2018).</li>
<li>Rogers, S., Kohlbrecher, J., Lettinga, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+molecular+origin+of+stress+generation+in+worm-like+micelles%2C+using+a+rheo-SANS+LAOS+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">The molecular origin of stress generation in worm-like micelles, using a rheo-SANS LAOS approach.</a> Soft Matter. 8 (30), 7831-7839 (2012).</li>
<li>Lettinga, M. P., Holmqvist, P., Ballesta, P., Rogers, S., Kleshchanok, D., Struth, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonlinear+Behavior+of+Nematic+Platelet+Dispersions+in+Shear+Flow%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+Lett%22%5BJournal%5D)">Nonlinear Behavior of Nematic Platelet Dispersions in Shear Flow.</a> Phys Rev Lett. 109 (24), 246001(2012).</li>
<li>Hyun, K., Wilhelm, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+nonlinear+oscillatory+shear+tests%3A+Analysis+and+application+of+large+amplitude+oscillatory+shear+%28LAOS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Polymer+Science%22%5BJournal%5D)">A review of nonlinear oscillatory shear tests: Analysis and application of large amplitude oscillatory shear (LAOS).</a> Progress in Polymer Science. 36 (12), 1697-1753 (2011).</li>
<li>Park, J. D., Ahn, K. H., Lee, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+change+and+dynamics+of+colloidal+gels+under+oscillatory+shear+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Structural change and dynamics of colloidal gels under oscillatory shear flow.</a> Soft Matter. 11 (48), 9262-9272 (2015).</li>
<li>Lee, C. -W., Rogers, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+sequence+of+physical+processes+quantified+in+LAOS+by+continuous+local+measures%5BTitle%5D)+AND+%22Korea-Australia+Rheology+Journal%22%5BJournal%5D)">A sequence of physical processes quantified in LAOS by continuous local measures.</a> Korea-Australia Rheology Journal. 29 (4), 269-279 (2017).</li>
<li>Rogers, S. A., Erwin, B. M., Vlassopoulos, D., Cloitre, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+sequence+of+physical+processes+determined+and+quantified+in+LAOS%3A+Application+to+a+yield+stress+fluid%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rheology%22%5BJournal%5D)">A sequence of physical processes determined and quantified in LAOS: Application to a yield stress fluid.</a> Journal of Rheology. 55 (2), 435-458 (2011).</li>
<li>Wagner, M. H., Rolon-Garrido, V. H., Hyun, K., Wilhelm, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+medium+amplitude+oscillatory+shear+data+of+entangled+linear+and+model+comb+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rheology%22%5BJournal%5D)">Analysis of medium amplitude oscillatory shear data of entangled linear and model comb polymers.</a> Journal of Rheology. 55 (3), 495-516 (2011).</li>
<li>Radhakrishnan, R., Fielding, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shear+banding+in+large+amplitude+oscillatory+shear+%28LAOStrain+and+LAOStress%29+of+soft+glassy+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rheology%22%5BJournal%5D)">Shear banding in large amplitude oscillatory shear (LAOStrain and LAOStress) of soft glassy materials.</a> Journal of Rheology. 62 (2), 559-576 (2018).</li>
<li>Bharadwaj, N. A., Ewoldt, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Constitutive+model+fingerprints+in+medium-amplitude+oscillatory+shear%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rheology%22%5BJournal%5D)">Constitutive model fingerprints in medium-amplitude oscillatory shear.</a> Journal of Rheology. 59 (2), 557-592 (2015).</li>
<li>Wilhelm, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fourier%E2%80%90Transform+Rheology%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Materials+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Fourier‐Transform Rheology.</a> Macromolecular Materials and Engineering. 287 (2), 83-105 (2002).</li>
<li>Ewoldt, R. H., Hosoi, A. E., McKinley, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+measures+for+characterizing+nonlinear+viscoelasticity+in+large+amplitude+oscillatory+shear%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rheology%22%5BJournal%5D)">New measures for characterizing nonlinear viscoelasticity in large amplitude oscillatory shear.</a> Journal of Rheology. 52 (6), 1427-1458 (2008).</li>
<li>Rogers, S. A., Lettinga, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+sequence+of+physical+processes+determined+and+quantified+in+large-amplitude+oscillatory+shear+%28LAOS%29%3A+Application+to+theoretical+nonlinear+models%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rheology%22%5BJournal%5D)">A sequence of physical processes determined and quantified in large-amplitude oscillatory shear (LAOS): Application to theoretical nonlinear models.</a> Journal of Rheology. 56 (1), 1-25 (2011).</li>
<li>Rogers, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+sequence+of+physical+processes+determined+and+quantified+in+LAOS%3A+An+instantaneous+local+2D%2F3D+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rheology%22%5BJournal%5D)">A sequence of physical processes determined and quantified in LAOS: An instantaneous local 2D/3D approach.</a> Journal of Rheology. 56 (5), 1129-1151 (2012).</li>
<li>Kim, J., Merger, D., Wilhelm, M., Helgeson, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microstructure+and+nonlinear+signatures+of+yielding+in+a+heterogeneous+colloidal+gel+under+large+amplitude+oscillatory+shear%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rheology%22%5BJournal%5D)">Microstructure and nonlinear signatures of yielding in a heterogeneous colloidal gel under large amplitude oscillatory shear.</a> Journal of Rheology. 58 (5), 1359-1390 (2014).</li>
<li>van der Vaart, K., Rahmani, Y., Zargar, R., Hu, Z., Bonn, D., Schall, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rheology+of+concentrated+soft+and+hard-sphere+suspensions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rheology%22%5BJournal%5D)">Rheology of concentrated soft and hard-sphere suspensions.</a> Journal of Rheology. 57 (4), 1195-1209 (2013).</li>
<li>Poulos, A. S., Stellbrink, J., Petekidis, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow+of+concentrated+solutions+of+starlike+micelles+under+large-amplitude+oscillatory+shear%5BTitle%5D)+AND+%22Rheologica+Acta%22%5BJournal%5D)">Flow of concentrated solutions of starlike micelles under large-amplitude oscillatory shear.</a> Rheologica Acta. 52 (8-9), 785-800 (2013).</li>
<li>Armstrong, M. J., Beris, A. N., Rogers, S. A., Wagner, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+shear+rheology+of+a+thixotropic+suspension%3A+Comparison+of+an+improved+structure-based+model+with+large+amplitude+oscillatory+shear+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rheology%22%5BJournal%5D)">Dynamic shear rheology of a thixotropic suspension: Comparison of an improved structure-based model with large amplitude oscillatory shear experiments.</a> Journal of Rheology. 60 (3), 433-450 (2016).</li>
<li>Calabrese, M. A., Wagner, N. J., Rogers, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+optimized+protocol+for+the+analysis+of+time-resolved+elastic+scattering+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">An optimized protocol for the analysis of time-resolved elastic scattering experiments.</a> Soft Matter. 12 (8), 2301-2308 (2016).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Hemos demostrado cómo correctamente realizar pruebas de espectrométricas de cizalla oscilatoria de amplitud grande usando un reómetro de comercial y para ejecutar el SPP análisis freeware para interpretar y entender las respuestas de estrés no lineal de dos soluciones de diferentes polímeros. El marco de la ASPAN, que previamente se ha demostrado para correlacionar con cambios estructurales y facilitar la comprensión de numerosos sistemas coloidales, puede aplicarse igualmente a los sistemas de polímero. Las respuestas d...

Soluciones concentradas de polímeras se utilizan en una variedad de aplicaciones industriales principalmente para incrementar la viscosidad en alimentos1 y otros productos de consumidor2, de recuperación mejorada del petróleo3y remediación de suelo4. Durante su procesamiento y uso, necesariamente están sometidos a grandes deformaciones en el rango de escalas de tiempo. En tales procesos, manifiestan comportamientos reológicos no lineales ricos y complejos que dependen de la condiciones de flujo o deformación1. Entender estos comportamientos reológicos no lineales complejos es esencial para con éxito control de procesos, diseño de productos de calidad superior y maximizar la eficiencia energética. Aparte de la importancia industrial, hay un gran interés académico en la comprensión de los comportamientos reológicos de los materiales poliméricos lejos de equilibrio.
Pruebas de cizallamiento oscilatorio son un componente básico de cada caracterización reológica completa debido a la aplicación ortogonal de cepa y cepa tipo5y la capacidad de controlar independientemente la longitud y el tiempo escala sondeada por afinar la amplitud y frecuencia. La respuesta de estrés a las cepas de cizalla oscilatoria de pequeña amplitud, que son lo bastante pequeño como para no perturbar la estructura interna de un material, se puede descomponer en componentes en fase con la tensión y en fase con el grado de deformación. Los coeficientes de los componentes en fase con la tensión y el grado de deformación son designados como los módulos dinámicos6,7e individualmente como el módulo de almacenamiento de información, <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq1.jpg"> y el módulo de pérdida, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq2.jpg"> . Los módulos dinámicos conducen para despejar interpretaciones elástico y viscosas. Sin embargo, interpretaciones basadas en estos módulos dinámicos son válidos sólo para las amplitudes de tensión pequeñas, donde las respuestas de estrés a excitaciones sinusoidales también son sinusoidales. Este régimen se conoce generalmente como la cizalla oscilatoria de pequeña amplitud (SAOS), o el régimen viscoelástico lineal. Como la deformación impuesta se hace más grande, se inducen cambios en la microestructura del material, que se reflejan en la complejidad de la tensión transitoria no sinusoidal respuestas8. En este régimen rheologically no lineal, que imita más de cerca a condiciones de uso industriales de procesamiento y consumo, los módulos dinámicos actúan como pobres descripciones de la respuesta. Otra manera de entender cómo concentrados materiales blandos comportan fuera de equilibrio es necesario.
Una serie de recientes estudios9,10,11,12,13,14,15,16 han demostrado que los materiales pasan a través de cambios estructurales y dinámicos de diversidad intra-ciclo habían provocada por grandes deformaciones en la amplitud media cizalla oscilatoria (MAOS)15,17 y en cizalla oscilatoria de amplitud grande regímenes (LAOS). Los cambios estructurales y dinámicos de intra-ciclo tienen diferentes manifestaciones, tales como rotura de microestructura, anisotropía estructural, los cambios locales, reforma y cambios en la difusividad. Estos cambios físicos intra-ciclo en el régimen no lineal conducen a las respuestas de estrés no lineal compleja que no pueden interpretarse simplemente con módulos dinámicos. Como alternativa, se han sugerido varios métodos para la interpretación de las respuestas de estrés no lineal. Ejemplos comunes de esto son Fourier transform reología (reología FT)18, serie de energía expansiones11, los Chebyshev Descripción19y la secuencia de procesos físicos (SPP)5,8, 13,14,20 análisis. Aunque todas estas técnicas han demostrado ser matemáticamente sólido, sigue siendo una pregunta sin respuesta en cuanto a si alguna de estas técnicas puede proporcionar claras y razonables explicaciones físicas de las respuestas no lineales de tensión oscilatoria. Sigue siendo un desafío excepcional para proporcionar interpretaciones concisas de datos reológicos que se correlacionan con las medidas estructurales y dinámicas.
En un estudio reciente, se analizó la respuesta de estrés no lineal de la reología vidrioso suave (SGR) modelo8 y un vidrio suave hecha de polímeros estrella coloidal7bajo cizalla oscilatoria a través del esquema SPP. Cambios temporales en las propiedades elásticas y viscosas inherentes en las respuestas de estrés no lineal se cuantificaron por separado por los módulos SPP, <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq3.jpg"> y <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg"> . Además, la transición reológica representada por módulos transitorios con precisión se correlacionó con cambios microestructurales representadas por la distribución de elementos mesoscópica. En el estudio de la SGR modelo8, fue demostrado claramente que esa interpretación reológicas vía el esquema SPP refleja con exactitud los cambios físicos en todas las condiciones de cizalla oscilatoria en los regimenes lineares y no lineales para lentes blandos. Esta capacidad única para proporcionar interpretación física exacta de respuestas no lineales de gafas suaves hace que el método SPP un enfoque atractivo para investigadores que estudian fuera de equilibrio dinámica de soluciones de polímeros y otros materiales blandos.
El esquema SPP está construido alrededor de ver comportamientos reológicos como la que ocurre en un espacio tridimensional (<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq5.jpg">) que consiste en la cepa (<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq6.jpg">), grado de deformación (<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq7.jpg">) y el estrés (<img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq8.jpg">)5. En un sentido matemático, las respuestas de estrés son tratadas como funciones multivariables de la cepa y cepa (<img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq9.jpg">). Como el comportamiento reológico se considera como una trayectoria en <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq5.jpg"> (o una función multivariable), una herramienta para examinar las propiedades de una trayectoria es necesaria. En el enfoque de la SPP, los módulos transitorios <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq3.jpg"> y <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg"> jugar un papel. El módulo elástico transitorio <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq3.jpg"> y el módulo viscoso <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg"> se definen como derivados parciales de la tensión con respecto a la cepa (<img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq10.jpg">) y el grado de deformación (<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq11.jpg">). Siguiendo la definición física de módulos elásticos y viscosos diferencial, móduli transitoria cuantificar la influencia instantánea de la tensión y grado de deformación en la respuesta al estrés respectivamente, mientras que otros métodos de análisis no pueden proporcionar cualquier información de propiedades viscosas y elásticas por separado.
El enfoque SPP enriquece la interpretación de las pruebas de cizallamiento oscilatorio. Con el análisis de la SPP, los comportamientos reológicos no lineales complejo de soluciones poliméricas concentradas en LAOS pueden ser directamente relacionada con los comportamientos reológicos lineales en SAOS. Mostramos en este trabajo cómo el módulo de elasticidad máxima transitorio (<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq12.jpg">max) cerca de la tensión extrema corresponde al módulo de almacenamiento de información en el régimen lineal (SAOS). Además, mostramos cómo el módulo viscoso transitorio (<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg">) durante un LAOS ciclo traza la curva de flujo de estado estacionario. Además proporcionar detalles de la compleja secuencia de procesos que concentran soluciones de polímeros pasan por debajo de LAOS, el esquema de la SPP también proporciona información sobre la tensión recuperable en el material. Esta información, que no es obtenible a través de otros enfoques, es una medida útil de cuánto material se retroceso una vez que se quita el estrés. Tal comportamiento tiene impacto en la capacidad de impresión de las soluciones concentradas para aplicaciones de impresión 3D, así como impresión de la pantalla, formación de la fibra y cese de flujo. Un número de estudios recientes,5,8,13 indican claramente que la tensión recuperable no es necesariamente igual a la tensión impuesta durante los experimentos de LAOS. Por ejemplo, un estudio de suaves cristales coloidales en LAOS13 encontró que la tensión recuperable es sólo el 5% cuando significativamente mayor total tensión (420%) se impone. Otros estudios16,21,22,23,24 utilizando el módulo de jaula21 también concluyen que la elasticidad lineal puede observarse en LAOS en el punto de cierre a los máximos de tensión, lo que implica que los materiales experimentaron relativamente pequeña deformación en esos instantes. El esquema SPP es el único marco de LAOS de comprensión representa un cambio en el equilibrio de la tensión que conduce a una diferencia entre los recuperables y las cepas total.
Este artículo tiene como objetivo facilitar el entendimiento y facilidad de uso del método de análisis SPP un protocolo detallado para un programa gratuito análisis de LAOS, utilizando dos soluciones de concentración del polímero, una 4 solución acuosa wt % goma xantana (XG) y un 5% de peso PEO en la solución de DMSO. Estos sistemas son elegidos debido a su amplia gama de aplicaciones y rheologically interesantes propiedades. Goma xantana, un polisacárido natural de alto peso molecular, es un excepcionalmente eficaz estabilizador para sistemas acuosos y comúnmente se aplican como un aditivo para proporcionar viscosification deseada o en aceite de perforación para aumentar la viscosidad y producir puntos de lodos de perforación. PEO tiene una única propiedad hidrofílica y a menudo se utiliza en productos farmacéuticos y sistemas de liberación controlada, así como actividades de remediación de suelo. Estos sistemas poliméricos se prueban en diversas condiciones de cizalla oscilatoria que se pretenden aproximar el procesamiento, transporte y condiciones de uso finales. Aunque estas condiciones prácticas pueden no implicar necesariamente la revocación del flujo como en cizalla oscilatoria, el campo de flujo puede aproximar fácilmente y ajustado con el control independiente de la amplitud aplicada e impuesto de frecuencia en una prueba oscilatoria. Además, el esquema SPP puede utilizarse como se describe aquí para comprender una amplia gama de tipos de flujo, incluyendo aquellos que no incluyen inversiones de flujo como el propuesto recientemente UD-LAOS25, en el que las oscilaciones de gran amplitud se aplican en una Dirección (hacia el apodo "unidireccional LAOS"). Por simplicidad y para fines ilustrativos, restringimos el estudio actual a LAOS tradicionales, que incluyen la revocación del flujo periódico. Se analizan las respuestas reológicas medidas con el enfoque SPP. Nos muestran cómo utilizar el software SPP con explicaciones simples sobre los pasos de cálculo salientes para mejorar la comprensión y uso de los lectores. Una leyenda para interpretar los resultados de análisis de la SPP se introduce, según la cual se identifica el tipo de transición reológica. Representante SPP análisis resultados de los dos polímeros bajo varias condiciones de esfuerzo cortante oscilatorio se muestran, en el que identificamos claramente una secuencia de procesos físicos que contiene información sobre viscoelástico lineal respuesta el material así como las propiedades de flujo de estado estacionario del material.
Este protocolo proporciona detalles salientes de cómo exactamente realizar experimentos reológicos no lineales, así como un paso a paso guía para analizar y comprender respuestas reológicas con el marco de la SPP, como se muestra en la figura 1. Empezaremos por una introducción a la configuración de instrumentos y calibraciones, seguidas de comandos específicos para la fabricación de un reómetro comercios recolectar datos transitorios de alta calidad. Una vez obtenidos los datos reológicos, introducimos el SPP análisis gratuito, con un manual detallado. Además, discutimos cómo entender la respuesta dependiente del tiempo de las dos soluciones de polímero concentrado dentro del esquema SPP, mediante la comparación de los resultados obtenidos de LAOS con el barrido de frecuencia lineal régimen y la curva de flujo de estado estacionario. Estos resultados claramente identifican que las soluciones de polímero transición entre distintos Estados reológicos dentro de una oscilación, lo que permite un cuadro más detallado de su reología no lineal transitoria a emerger. Estos datos pueden utilizarse para optimizar las condiciones de proceso para la formación del producto, transporte y usan. Estas respuestas dependientes del tiempo más proporcionan posibles caminos hacia la forma claramente las relaciones estructura-propiedad-proceso por la reología de acoplamiento microestructural información obtenida de la dispersión de neutrones, rayos x o luz (de pequeño ángulo SANS, SAXS y SALS, respectivamente), microscopía, o simulaciones detalladas.

<table><tbody><tr><td>Software de análisis SPP</td><td>Simon Rogers Group (UIUC)</td><td>SPPplus_v1p1</td><td>Adjunto como archivos complementarios</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Mathwork</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Reómetro</td><td>Anton Paar</td><td>MCR 702 TwinDrive</td><td></td></tr><tr><td>50mm Cono de 2 grados</td><td>Anton Paar</td><td>CP50-2</td><td>Sistema de medición superior</td></tr><tr><td>Placa de 50 mm</td><td>Anton Paar</td><td>PP50</td><td>Sistema de medición inferior</td></tr><tr><td>Goma xantana (XG)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>11138-66-2</td><td></td></tr><tr><td>Óxido de polietileno (PEO)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>25322-68-3</td><td>Mv=1.000.000</td></tr><tr><td>Dimetilsulfóxido (DMSO)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>67-68-5</td><td></td></tr></tbody></table>

estudio de respuesta de cizalla oscilatoria de amplitud grande de materiales blandos

Studying Large Amplitude Oscillatory Shear Response of Soft Materials

Investigamos la secuencia de procesos físicos durante corte oscilatorio de amplitud grande (LAOS) de óxido de polietileno (PEO) en dimetil sulfóxido (DMSO) y la goma xantana en el agua, dos concentran soluciones de polímeros utilizadas como viscosificantes en alimentos, recuperación mejorada del petróleo y remediación de suelo. Entender el comportamiento reológico no lineal de materiales blandos es importante en el diseño y control de fabricación de muchos productos de consumo. Se muestra cómo la respuesta a LAOS de estas soluciones de polímero puede ser interpretada en términos de una transición clara de viscoelasticidad lineal viscoplástico deformación y otra vez durante un período. Los resultados de LAOS son analizados mediante la técnica de secuencia de procesos físicos (SPP) totalmente cuantitativa, utilizando software libre basado en MATLAB. Se presentan un protocolo detallado de realizar una medición de LAOS con un reómetro comercial, analizando las respuestas de estrés no lineal con el freeware e interpretación de procesos físicos en LAOS. Además se muestra que, en el marco de la ASPAN, una respuesta de LAOS contiene información sobre la viscoelasticidad lineal, las curvas de flujo transitorio y la deformación crítica responsable de la aparición de la no linealidad.

Representante de resultados de los análisis SPP de XG y PEO/DMSO soluciones bajo pruebas de cizallamiento oscilatorio se presentan en las figuras 4 y 5. Primero presentamos los datos en bruto como elástico (<img alt="Equation 30" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq30.jpg">) y viscosa (<img alt="Equation 31" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq31.jpg">) las curvas de Lissajous Bowditch en figuras 4a, 4b, 5a</stron...

Presentamos un protocolo detallado describiendo cómo realizar reología de cizalla oscilatoria no lineal en materiales blandos y cómo realizar el análisis de la SPP, LAOS para entender las respuestas como una secuencia de procesos físicos.

Estudio de respuesta de cizalla oscilatoria de amplitud grande de materiales blandos

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl ...

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la materia blanda, como la correlación entre las respuestas macroscópicas y microscópicas. La principal ventaja del método es que puede cuantificar las propiedades viscoelásticas de los materiales a lo largo de un experimento reológico en contraste con los métodos tradicionales que proporcionan información media. Aunque este método puede proporcionar información sobre materiales poliméricos, también se puede aplicar a otros sistemas, como geles coloidales y vasos y materiales biológicos.Trabaje con un reómetro que pueda realizar mediciones de control de manchas. En primer lugar, conecte las geometrías de accionamiento superior e inferior. Para el accesorio inferior, utilice una placa de 50 mm.Utilice un cono de dos grados para el accesorio superior. A continuación, cero la brecha, calibrar las medidas y ajustar la temperatura. Una vez completados estos pasos, abra el hueco en las geometrías desde cero para permitir que se pruebe el material de carga.Pase para obtener el material para las pruebas. En este caso, es óxido de polietileno en DMSO, con tinte rojo para demostración. Con una espátula, cargue el material en la parte superior de la geometría inferior.Asegúrese de que no haya burbujas de aire entrenadas en la muestra en el reómetro. Trabaje con los sistemas de medición, configurados para recortar el hueco. Utilice una espátula cuadrada al final de la geometría para recortar suavemente el exceso de material.Vuelva a la brecha de medición, antes de continuar. Ejecute la prueba de cizallamiento oscilatorio sinusoidal utilizando software. Vaya a Mis aplicaciones.Busque y abra Large Amplitude Oscillatory Shear. A continuación, vaya a la caja de medidas. Allí, haga clic en la variable de deformación unitaria.Introduzca el valor inicial y final para un barrido de amplitud de deformación unitaria. 1 y 4000 por ciento respectivamente. Especifique la frecuencia impuesta.Además, establezca el número total de amplitudes de tensión en el rango elegido en 16. Marque la casilla Obtener forma de onda para recopilar respuestas transitorias. Haga clic en el botón Inicio para iniciar los experimentos.Los datos se mostrarán durante el transcurso de la ejecución de aproximadamente cinco minutos. El reómetro también se puede utilizar para deformaciones definidas arbitrariamente. En un archivo externo, cree una lista de valores de deformación unitaria para definir la función que se va a aplicar.Vaya al software Rheometry y haga clic en Mis aplicaciones. Y haga clic en el generador de signos de forma de onda. En el cuadro de medición, haga clic en la tensión.Desde allí, haga clic en Editar. En la lista de valores, pegue los valores de deformación unitaria predeterminados del archivo externo. Especifique el número de puntos introducidos, la duración del punto y el tiempo para ajustar la frecuencia impuesta.Cuando haya terminado, marque la casilla Obtener forma de onda de la parte superior. A continuación, haga clic en el botón Inicio para iniciar el experimento. Los datos de medición aparecerán en el monitor a medida que avance el experimento.Estos datos son para una solución de Xanthan Gum bajo pruebas de cizallamiento oscilatorio. Estas curvas de deformación unitaria no lineal indican que una secuencia de procesos físicos tiene lugar dentro del material. La secuencia de procesos físicos y el software de análisis determina los módulos transitorios que señalan las propiedades elásticas y viscosas de los materiales.Su evolución revela el comportamiento bajo una gran amplitud oscilatoria. Aquí, la instancia de máxima elasticidad es casi constante en todas las amplitudes. Una gráfica de esta elasticidad máxima observada durante el cizallamiento oscilatorio de gran amplitud y los módulos dinámicos a través del rango de amplitudes revela una correspondencia clara con el módulo de almacenamiento de los regímenes lineales.La cepa elástica determinada por la secuencia de software de procesos físicos en la instancia de máxima elasticidad es de aproximadamente el 16 por ciento, incluso cuando la cepa aplicada es tan grande como 4000 por ciento. Aquí hay una secuencia de procesos físicos sometidos por la solución Xanthan Gum. En el régimen viscoplástico, el análisis indica cero elasticidad.A medida que disminuye la tasa de cizallamiento, la solución se endurece indicando que su estructura se reforma. Una vez que se adquiere suficiente cepa, hay una transición rápida de comportamiento elástico a viscoso. Después de ceder, la respuesta vuelve al régimen de deformación viscoplástica y las secuencias se producen en la dirección opuesta.Después de su desarrollo, esta técnica allana el camino para que los investigadores en el campo de la reología de la materia blanda, exploren aún más las relaciones transitorias de procesamiento de propiedades de la estructura.

studying-large-amplitude-oscillatory-shear-response-of-soft-materials

Research

Investigación

JoVE Journal

Engineering

Ingeniería

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.

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

El estudio actual establece una metodología de simulación de elemento finito-experimento acoplado a obtener la respuesta mecánica dinámica uniaxial de biomateriales blandos (cerebro, hígado, tendón, grasa, etc.). Los resultados experimentales multiaxiales que surgieron a causa de la muestra abombamiento obtuvieron de Split-Hopkinson pruebas de presión bares fueron prestados a un comportamiento tensión-deformación uniaxial cierto cuando simulado mediante la optimización iterativa del análisis...

Un elemento de modelado Metodología Junto Experimento-finito para la evaluación de alta Strain Tasa de respuesta mecánica de Biomateriales Soft

Presentamos un conjunto de técnicas para caracterizar las propiedades mecánicas viscoelásticas del cerebro a escala micro, meso y macro.

La caracterización de propiedades mecánicas Multiescala de tejido cerebral mediante microscopía de fuerza atómica, Impacto sangría, y Rheometría

Se presenta un protocolo para una caracterización reológica robusta y relevante para la aplicación de suspensiones altamente concentradas. Las pastas de plata utilizadas para la aplicación de serigrafía en la producción de células solares se emplean como sistemas modelo.

Desafíos en reológico caracterización de suspensiones de alta concentración - Un estudio de caso para pastas de plata serigrafía

Para permitir predicciones confiables de ablandamiento de sustratos poliméricos para implantes neuronales en un entorno en vivo , es importante tener un método confiable en vitro . Aquí, se presenta el uso de análisis mecánico dinámico en tampón fosfato salino a temperatura corporal.

Ambiental análisis mecánico dinámico para predecir el comportamiento de ablandamiento de los implantes neurales

Presentamos un protocolo de calibración detallado para una técnica comercial de reología de superposición ortogonal utilizando fluidos newtonianos, incluidos métodos de determinación del factor de corrección del efecto final y recomendaciones para las mejores prácticas para reducir el error experimental.

Procedimientos de calibración para reología de superposición ortogonal

Es necesario determinar qué lesiones ateroscleróticas progresarán en la vasculatura coronaria para guiar la intervención antes de que ocurra el infarto de miocardio. Este artículo describe el modelado biomecánico de arterias a partir de la tomografía de coherencia óptica utilizando técnicas de interacción fluido-estructura en un solucionador comercial de elementos finitos para ayudar a predecir esta progresión.

Tomografía de coherencia óptica basada en el análisis de interacción fluido-estructura biomecánica de la progresión de la aterosclerosis coronaria

El protocolo presenta un flujo de trabajo completo para experimentos de nanoindentación de materiales blandos, incluidos hidrogeles y células. En primer lugar, se detallan los pasos experimentales para adquirir datos de espectroscopia de fuerza; luego, el análisis de dichos datos se detalla a través de un software Python de código abierto recientemente desarrollado, que se puede descargar gratis desde GitHub.

Flujo de trabajo experimental y de análisis de datos para nanoindentación de materia blanda

El presente protocolo determina las propiedades de relajación y fallo de la tensión de tracción de las tráqueas porcinas. Los resultados de tales métodos pueden ayudar a mejorar la comprensión de los umbrales viscoelásticos y de falla de la tráquea y ayudar a avanzar en las capacidades de los modelos computacionales del sistema pulmonar.

Investigación de la relajación del estrés y las respuestas de falla en la tráquea

Este protocolo describe la cuantificación de las propiedades mecánicas de líneas celulares cancerosas y no cancerosas in vitro. Las diferencias conservadas en la mecánica de las células cancerosas y normales pueden actuar como un biomarcador que puede tener implicaciones en el pronóstico y el diagnóstico.

Protocolo de ensayo de cizallamiento para la determinación de las propiedades del material unicelular

Aprende a realizar reología de cizalla oscilatoria no lineal en materiales blandos utilizando análisis SPP-LAOS. Este método cuantifica propiedades viscoelásticas durante todo el experimento, superando las técnicas tradicionales.

Estudio de respuesta de cizalla oscilatoria de amplitud grande de materiales blandos

Explorar más videos