Name: לימוד התגובה הטיה מתנדנדות משרעת גדולה של חומרים רכים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-04-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 7 s
Description: למדו ראולוגיה של גזירה מתנדנדת לא ליניארית בחומרים רכים באמצעות ניתוח SPP-LAOS. השיטה מכמתת תכונות ויסקואלסטיות לאורך הניסוי ומספקת תובנות מפורטות על תהליכים פיזיקליים בחומרים רכים.

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

המחברים מודים פאר אנטון על השימוש rheometer 702 בתפוז דרך תוכנית המחקר האקדמי שלהם VIP. אנו מודים גם ד ר אייל שטי על ההערות בכיוונון כלי נגינה.

1. rheometer ההתקנה
<ol><li>עם rheometer נקבעה במצב של טכנולוגיית השמה משטחית (ראה הערה), לצרף את גיאומטריות הכונן העליון והתחתון. כדי לשמור על כמה שיותר קרוב שדה הטיה הומוגניות ככל האפשר, השתמש צלחת 50 מ מ (PP50) הנורה התחתון, וכן קונוס 2 מעלות (CP50-2) עבור הנורה העליון. הערה: rheometer אנו משתמשים (ראה הטבלה של חומרים) ניתן להגדיר גם בשילוב מנוע-מתמר (CMT) או במצב מתמר מנוע נפרד (SMT). עם רק מנוע יחיד משולב בראש rheometer, היא פועלת כמו המסורתי CMT שבשליטת הלחץ rheometer, הנתונים שהושגו דורשת אינרציה תיקונים. עם שני מנועים שולבו במצב SMT, המנוע העליון פועל אך ורק מתמר מומנט, המנוע התחתון פועל כיחידה נסיעה וכך המרת את rheometer rheometer טיפוסי שבשליטת זן.<ol>
<li>לצרף את גיאומטריות תחתון ועליון.</li>
		<li>לחץ על לחצן אפס-gap שבלוח הבקרה.</li>
		<li>נווט כדי להפעיל פונקציה שירות תחת הכרטיסייה ערכת מדידה על העליונה. להפעיל כוח האינרציה ולידציות עבור העליון והתחתון, מדידה, מצאתי בתפריט הנפתח.</li>
		<li>הפעל את ההתאמות מנועים עליון ותחתון.</li>
		<li>ציין את הטמפרטורה הרצויה בחלונית ' בקרה '. הערה: המידות-אילו ניסויים XG ו פאו מבוצעות פתרונות הם 25 ± 0.1 º C ו 35 ± 0.1 º C בהתאמה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לטעון את החומר של עניין על-גבי הצורה הגיאומטרית התחתון עם מרית או פיפטה, המבטיח שאין בועות אוויר הם entrained במדגם. הערה: כרכים משוער של החומר הנדרש למלא לגמרי על גאומטריה ניתנים התוכנה rheometry תחת הגדרת | , מדידה.<ol>
<li>לטעון mL 1.14 כדי למלא את הגיאומטריה של קונוס-צלחת. לטעון דגימות צמיגות גבוהה יותר עם מרית, ופחות צמיגה חומרים עם פיפטה. הערה: מרית משמש כדי לטעון את הפתרונות פולימר.</li>
		<li>הפקודה מערכת מדידה כדי לקצץ את הפער ולחיתוך בעדינות חומר עודף בקצה של גיאומטריה עם מרית הסתיימה כיכר, הבטחת שהמרית נשאר בניצב לציר rheometer. הערה: איכות החומרים טעינת ישפיעו על התוצאות rheological באופן משמעותי, יש לכאורה תחת - או over - filling יש להימנע.</li>
		<li>לחץ על לחצן המשך בתוכנה rheometry כדי להעביר המדידה הפער. הערה: תהליך טעינה מלאה מודגם באיור2.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. בדיקות הטיה מתנדנדות
הערה: הם הציגו שתי דרכים של בדיקות הטיה מתנדנדות. הגישה הראשונה מיועדת sinusoidal מדגיש וללחצים רק ושימש כדי לאסוף את הנתונים שאנחנו מדווחים כאן. השיטה השניה מאפשרת מתח שרירותי או לוחות זמנים זן להגדיר.
<ol><li>
הטיה מתנדנדות sinusoidal
	<ol>
<li>נווט אל משרעת גדולה מתנדנדות הטיה-לאוס תחת שלי apps בתוכנה. עבור תיבת מדידה ולחץ מתח משתנה.</li>
		<li>לציין הראשונית (1%) ואת הערכים הסופיים (4000%) של סריקה משרעת המתח. לציין את התדירות שנכפה עליו של ראד 0.316/s. הגדר המספר הכולל הרצוי של זן amplitudes כמו 16 בטווח שצוין משרעת, כשהתוצאה היא הצפיפות בנקודה של 5 נקודות לכל עשור.</li>
		<li>סמן את התיבה לקבל waveform בחלק העליון כדי לאסוף את התגובות ארעית.</li>
		<li>לחץ על לחצן ' התחל ' בחלק העליון כדי להפעיל את הניסויים, הנתונים הגולמיים יוצגו בתוכנה rheometry באופן אוטומטי.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
מתח שרירותי או לוחות זמנים זן
	<ol>
<li>לכפות שרירותי מוגדרת על-ידי דפורמציה, לחץ על צורת גל סינוס מחולל תחת שלי apps בתוכנה.</li>
		<li>להגדיר רשימה של ערכי המתח המתאימים לפונקציה זו כדי להחיל (לא מוגבל sinusoidal waveform). צור רשימת הערכים בתוכנית חיצוניים.</li>
		<li>לחץ על ערוך תחת הערך זן בתיבה מדידה. העתק והדבק את המספרים האלה לתוך רשימת ערכים.</li>
		<li>ציין את מספר נקודות הנתונים, הצבע ומשך מרווח הזמן כדי להתאים את תדירות שנכפה עליו. כך למשל, מציינים את מספר נקודות הנתונים ואת מרווח הזמן 512 נקודות וכן 6.2832 s, בהתאמה, אם מחזור של זן sinusoidal יודבק זן רשימת ערכים עם 512 נקודות ואת התדירות של ראד 1/s היא הרצויה. הערה: גישה זו אינה מומלצת עבור הפעלת הטיה מתנדנדות sinusoidal בגלל מספר מוגבל של מחזורי מתנדנדות, וגם בשל העובדה כי התיקונים האוטומטיים אשר זמינות במצב בדיקה מתנדנדות על rheometer מושבתים בזה מצב זה. למרות זאת, מאחר שאיני של זן sinusoidal מובנה בתוך המסגרת SPP, ניתן באופן שרירותי להגדיר פונקציות זן שנכפה עליו על-פי התנאים עיבוד או סוף להשתמש החומרים עלולים לחוות, שרידי מסגרת SPP כדי לנתח את התגובה rheological הישימים.</li>
		<li>סמן את התיבה לקבל waveform בחלק העליון. לחץ על לחצן ' התחל ' בחלק העליון כדי להפעיל את הניסויים.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. ביצוע ניתוח SPP (תוכנה SPP-לאוס)
הערה: התוכנה ניתוח SPP חבילה מבוסס-MATLAB freeware עבור ניתוח נתונים rheological בעזרת מסגרת SPP, מצורפת כמו הקבצים המשלימים 1\u2012621.
<ol><li>לעצב את קבצי הנתונים להיות טקסט מופרד (. txt) בהיקף של ארבע עמודות מנת של {זמן (s), זן (-), קצב (1/s), מתח (Pa)}. הערה: משתמשים ייתכן שיהיה עליך לשנות את מספר שורות הכותרת קבצים פונקציה כדי להיות מסוגל לעבד את הנתונים שלהם. לראות קבצי נתונים לדוגמה (7\u20129 הקבצים המשלימים).</li>
	<li>כדי להפעיל תוכנה SPP-לאוס, פתח את m-הקובץ בשם RunSPPplus_v1.m ב- MATLAB. הערה: בעוד RunSPPplus_v1.m הוא קובץ ה-script הראשי כדי להפעיל את הניתוח, החבילה מכילה קבצים אחרים פונקציה אשר נקראת מהתסריט הראשי, כולל SPPplus_read_v1.m, SPPplus_fourier_v1.m, SPPplus_numerical_v1.m, SPPplus_print_v1.m, SPPplus_figure_v1.m.</li>
	<li>נווט אל המקטע שכותרתו משתנים על-ידי המשתמש, וציין את המשתנים הבאים.<ol>
<li>שם הקובץ: ציין את השם של קובץ. txt ישמש לניתוח SPP. הערה: הקובץ חייב להתאים את הדרישה בפורמט הנ.</li>
		<li>הפעל מצב: למקם את הווקטור כמו [1, 0] כדי להפעיל מצב אנליזת פורייה עבור התגובה הטיה מתנדנדות רגיל. הערה: התוכנה מעסיקה שתי שיטות שונות של חישוב של מודולים SPP מיידי, <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq3.jpg"> , <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg"> , המבוססת על שינוי פורייה, בידול מספריים. הגישה התמרת פורייה מיועד עבור קלט תקופתיים, כגון בדיקות הטיה מתנדנדות. מבחנים תלויי-זמן שרירותי, אשר כוללים, אך אינם מוגבלים פרוטוקולים sinusoidal, ניתן לנתח בגישה בידול מספריים.</li>
		<li>הפעל מצב: קלט את הווקטור כמו [0, 1] כדי להפעיל מצב אנליזה נומרית-בידול לבדיקות תלויי-זמן שרירותי.</li>
		<li>אומגה (ניתוח פורייה): לציין את תדירות זוויתית של תנודה, עם יחידות של ראד/s.</li>
		<li>M (ניתוח פורייה): להגדיר מספר הרמוניות גבוהות כדי להיכלל בניתוח SPP. התאם את המספר הזה כדי לכלול את כל הרמוניות גבוהות מעל הרצפה רעש. הערה: מספר זה חייב להיות מספר אי-זוגי חיובי, משתנה עם משרעת והחומרים. אנו כוללים עד היום ה-3 הרמונית המשטר MAOS, ועד 55 הרמונית-משרעת הגדול חקר.</li>
		<li>p (ניתוח פורייה): לציין את המספר הכולל של תקופות של מדידת הזמן בנתוני הקלט, אשר חייב להיות מספר שלם חיובי. הערה: בתקופות יותר של הנתונים שנאספו, ככל שהרזולוציה זמן של הפרמטרים SPP.</li>
		<li>k (בידול מספרי): להגדיר את גודל צעד עבור בידול מספריים, אשר חייב להיות מספר שלם חיובי.</li>
		<li>num_mode (בידול מספרי): ציין num_mode יהיה "0" (בידול סטנדרטי) או "1" (בידול שיכורה). הערה: ישנם שני הליכים ליישם את הערכה מספרית בידול. "בידול סטנדרטי" עושה בלי השערות לגבי צורתם של הנתונים. הוא מנצל את ההבדל קדימה כדי לחשב את הנגזרת על הנקודות 2,000 הראשונה של הנתונים, הבדל לאחור על 2,000 הנקודות הסופי הבדל ממורכז במקום אחר. "כרך בידול" מבוסס על ההנחה כי הנתונים נלקח בתנאים תקופתיים מצב יציב כוללת מספר שלם של תקופות. הנחות אלו מאפשרות הבדל ממורכז לחשב בכל מקום על-ידי יצירת לולאה על הקצוות של הנתונים.</li>
		<li>בחר בלחצן הפעל בראש ברגע כל המשתנים שצוינו. הערה: התוכנה לחשב כל המדדים SPP המשויך את הנתונים, ולאחר מכן להציג דמויות הקשורות במנוסה ניתוח הנוכחי, פלט קובץ טקסט המכיל כל מחושב SPP מדדים לצורך ניתוח נוסף.</li>
		<li>Iteratively לכוונן את מספר הרמוניות כדי להיכלל בניתוח מהפלט ספקטרום פורייה. כוללים כל הרמוניות מוזר גבוה מעל הרצפה רעש.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. פירוש לתגובה לאוס
<ol><li>נווט אל העלילה קול-קול של מודולים SPP מיידי <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq3.jpg"> , <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg"> זה נוצר באופן אוטומטי על ידי תוכנת SPP. הערה: עיקול בעלילה קול-קול נחשב את המסלול של המדינה viscoelastic גשמי, פרשנויות יכול להיווצר בתוך תנודה, בתהליכים אינטרה-מחזור, או בין תקופות רצופות, תהליכים בין-מחזור.</li>
	<li>לפרש נוקשות על ידי הנפח מיידי,<img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq13.jpg">, הגדלה/הקטנה של <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq3.jpg"> המציין stiffening/ריכוך. ראו איור 3.</li>
	<li>לפרש צמיגות של חומר בהתבסס על המודולוס צמיגה מיידי, <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg"> . הגדלה/הקטנה פרמטר זה מייצג עיבוי/דליל.</li>
	<li>להעביר את המוקד אל קול-קול אחר, חלקת הזמן נגזרות של מודולים ארעית <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq14.jpg"> , <img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq15.jpg"> , אשר מספקים מידע כמותי אודות כמה לתגובה הוא stiffening (<img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq16.jpg">), ריכוך (<img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq17.jpg">), עיבוי (<img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq18.jpg">), דליל ((<img alt="Equation 19" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq19.jpg">)). ראו איור 3. הערה: עם הערכים של נגזרות, הקצב שבו עוברים חומרי ריכוך/stiffening או עיבוי/דליל יכול באופן כמותי להיקבע.</li>
	<li>. קראתי מרכז מסלול (במובן זמן משוקלל ממוצע) העלילה קול-קול של <img alt="Equation 20" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq20.jpg"> כמו מודולים דינמיים, [<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq1.jpg"><img alt="Equation 21" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq21.jpg">]. הערה: מודולים דינמיים הם בממוצע פרמטרים על מחזור של דפורמציה, אינן מספיקות לספק מידע מקומי תחת לאוס.</li>
	<li>לעקוב אחר התנועה היחסי של המסלול מעבר amplitudes להבין את הפיזיקה הבין-מחזור. הערה: התמקדות התנועה היחסית של מרכז ממוצע משוקלל זמן זה שקול לסריקה משרעת המתח המסורתי מודולים דינמיים. בכל זאת, אחד בקלות ניתן לנתח את התנועה על פני-משרעת של נקודות ספציפיות אחרות, למשל, extrema זן.</li>
	<li>לקבוע את צמיגות דיפרנציאלית ארעית <img alt="Equation 22" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq22.jpg"> רבדים זה על גבי עקומת זרימה יציבה-הטיה. להשוות את התגובה לאוס ארעי בתנאים יציב-הטיה.</li>
	<li>לקבוע את נקודות מקסימום <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq12.jpg"> ב amplitudes גדולים בעלילה קול-קול של <img alt="Equation 20" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq20.jpg"> . לראות את כוכב הנקרא איור 4ג'.<ol>
<li>להקליט את הערכים של <img alt="Equation 23" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq23.jpg"> על הרגעים האלה.</li>
		<li>מניחים אותם על גבי לטאטא את משרעת של מודולים דינמיים. ראו איור 4 d. הערה: שימו לב כל תכתובת בין את הנפח ארעי המרבי של viscoelastic ליניארי <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq1.jpg"> .</li>
	</ol>
</li>
	<li>לאתר את הרגעים של מקסימום <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq12.jpg"> ב הגומי Lissajous להבין ולהקליט את הערכים זן. לראות את כוכב המסומנות באיור 4a.</li>
	<li>אם <img alt="Equation 24" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq24.jpg"> , לאחר מכן לקבוע את המתח שיווי משקל <img alt="Equation 25" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq25.jpg"> ואת המתח אלסטי <img alt="Equation 26" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq26.jpg"> . שימו לב. עם הלחץ הזחה <img alt="Equation 27" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq27.jpg"> , כאשר <img alt="Equation 28" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq28.jpg"> המתח שיווי משקל יכול להיקבע כמו <img alt="Equation 29" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq29.jpg"> , לפיכך ניתן לקבוע את המתח אלסטי כמו ההבדל בין זן שיווי משקל זן5,13 . הדרישה של <img alt="Equation 24" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq24.jpg"> נגזר ודן15במקום אחר.</li>
	<li>מגרש המתח אלסטי כפונקציה של משרעת המתח שנכפה עליו. ראה איור 4e. אם המתח אלסטית באופן עצמאי משרעת המתח, ואז מציינים את הנבג קריטיים לטאטא את משרעת כמו באיור 4 d.</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>

המחברים אין לחשוף.

הראו כיצד לבצע כראוי משרעת גדולה הטיה מתנדנדות rheometry בדיקות באמצעות rheometer מסחרי וכדי להפעיל ניתוח SPP freeware כדי לפרש ולהבין את התגובות מתח לא לינארית של שתי תמיסות פולימר ברורים. המסגרת SPP, אשר בעבר הוכח לתאם עם שינויים מבניים וכדי להקל על ההבנות של מערכות colloidal רבים, ניתן להחיל באופן שווה למערכות פולימריות. התגובות של שתי תמיסות פולימרים מרוכז לאוס נחקרו באמצעות ערכת SPP, שבו מוצגות התגובות rheological שהפגינו רצפים המורכבים של תהליכים. פרשנויות אלו "אינטרה" ארעי-מחזור לספק מידע חיוני על ההתנהגויות out-ש...

מרוכז תמיסות פולימרים משמשים במגוון רחב של יישומים תעשייתיים בעיקר להגברת צמיגות, לרבות מזונות1 ו אחרים מוצרים לצרכן2, שחזור שמן משופרת3ואדמה תיקונים4. במהלך עיבוד ושימוש שלהם, הם בהכרח נידונים דפורמציות גדולות על טווח של צירי זמן. תחת תהליכים כאלה, הם מדגימים עשיר לא לינארית rheological והתנהגויות מורכבות התלויים זרימה או דפורמציה תנאים1. להבנת התנהגויות מורכבות rheological לא לינארית חיוני בהצלחה שליטה תהליכים, תכנון מוצרים מעולים של למקסם יעילות אנרגיה. מלבד החשיבות תעשייתי, יש מידה רבה של עניין אקדמי בהבנת ההתנהגויות rheological של חומרים פולימריים רחוק שיווי משקל.
הטיה מתנדנדות בדיקות הן מרכיב בסיסי של כל אפיון rheological יסודית בשל היישום אורתוגונלית של זן ו זן שיעור5, היכולת לשלוט באופן עצמאי את האורך ואת הזמן מאזני הנייר על-ידי כיוונון משרעת ותדירות. תגובת המתח זנים הטיה מתנדנדות משרעת קטן, אשר הם קטנים מספיק כדי שלא להפריע את המבנה הפנימי של חומר, יכול להיות לרכיבים בשלב עם המתח, בשלב עם קצב זן. המקדמים של הרכיבים בשלב עם המתח וקצב זן באופן קולקטיבי מתייחסים כמו מודולים דינמיים6,7, ובנפרד כמו המודולוס אחסון, <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq1.jpg"> , ואת אובדן המודולוס, <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq2.jpg"> . מודולים דינמיים להוביל נקה פרשנויות אלסטיות וחוזק צמיגה. עם זאת, פרשנויות בהתבסס על מודולים דינמיים אלה תקפים רק עבור amplitudes זן קטן, שבו מתח התגובות sinusoidal excitations גם הם sinusoidal. המשטר בדרך כלל מתייחסים כאל משרעת קטן מתנדנדות גזירה (SAOS) או המשטר viscoelastic ליניארית. להרכב שנכפה עליו הופך גדול יותר, השינויים הם המושרה ב מיקרו חומרים, אשר משתקפים בסיבוכיות של תגובות הלחץ חולף שאינו sinusoidal8. במשטר זה rheologically לא-ליניאריות, אשר באופן הדוק יותר מחקה בתנאי שימוש תעשייתי של עיבוד של הצרכן, לשמש מודולים דינמיים המסכן תיאורים של התגובה. דרך אחרת להבין כמה חומרים רכים מרוכז מתנהגים מתוך שיווי משקל ולכן נדרש.
מספר האחרונות מחקרים9,10,11,12,13,14,15,16 הראו כי חומרים יעברו דרך שינויים מבניים, דינמיות מגוונות אינטרה-מחזור שהפיק דפורמציות גדולות משרעת בינוני מתנדנדות הטיה (MAOS)15,17 ו הטיה מתנדנדות משרעת גדולה משטרים (לאוס). השינויים המבניים, דינמיות אינטרה-מחזור יש ביטויים שונים, כגון שבירה של מיקרו, חיזקו מבניים, rearrangements מקומיים, הרפורמציה ושינויים diffusivity. אלה שינויים פיזיים אינטרה-מחזור המשטר לא לינארית להוביל התגובות מתח לא לינארית מורכבים לא יכול להתפרש בפשטות עם מודולים דינמיים. כחלופה, מספר גישות שהוצעו על הפרשנות של התגובות מתח לא-ליניאריות. דוגמאות נפוצות של זה הן פורייה המרה rheology (rheology מטרים)18, טור חזקות הרחבות11, תיאור צ'בישב19, ואודות הרצף של תהליכים פיזיקליים (SPP)5,8, 13,14,20 ניתוח. למרות כל הטכניקות הללו הוכחו להיות עמיד מבחינה מתמטית, זה עדיין שאלה ללא מענה לגבי אם באחת מהשיטות הבאות יכול לספק הסברים פיזי ברור והגיוני של תגובות הלחץ מתנדנדות לא-ליניאריות. זה נשאר אתגר מצטיינים להעניק פרשנויות תמציתי של נתונים rheological תשבחות אמצעים מבניים דינמיות.
במחקר שנערך לאחרונה, תגובת המתח לא לינארית של מודל Rheology מזוגגות רכות (SGR)8 וכוס רך העשוי colloidal פולימרים כוכב7תחת הטיה מתנדנדות נותחו באמצעות ערכת SPP. טמפורלית שינויים במאפייני אלסטיות וחוזק צמיגה הטמונה תגובות הלחץ לא לינארית היו לכמת בנפרד על-ידי מודולים SPP, <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq3.jpg"> , <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg"> . יתר על כן, המעבר rheological המיוצג על-ידי מודולים ארעי היה בקורלציה במדויק לשינויים microstructural מיוצגים על ידי חלוקת אלמנטים mesoscopic. במחקר של מודל SGR8, זה בבירור הראו שכי פרשנות rheological באמצעות ערכת SPP משקף באופן מדויק השינויים הגופניים תחת בכל התנאים הטיה מתנדנדות המשטרים ליניאריים ולא -ליניאריים משקפי שמש רכה. יכולת ייחודית זו לספק מדויק הפירוש הפיזיקלי של תגובות לא לינארית של משקפיים רך הופך השיטה SPP גישה אטרקטיבי עבור החוקרים ללמוד out-של-שיווי משקל הדינמיקה של תמיסות פולימר וחומרים רכים אחרים.
ערכת SPP בנוי סביב הצגת התנהגויות rheological כפי שקורה במרחב תלת-ממדי (<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq5.jpg">) כולל המתח (<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq6.jpg">), זן קצב (<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq7.jpg">), מתח (<img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq8.jpg">)5. במובן המתמטי, תגובות הלחץ כאל פונקציות multivariable של זן ו זן קצב (<img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq9.jpg">). כמו ההתנהגות rheological נחשב מסלול ב <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq5.jpg"> (או פונקציה multivariable), כלי דנים את המאפיינים של מסלול נדרש. בגישה SPP, מודולים ארעית <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq3.jpg"> , <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg"> ככזה. הנפח ארעית <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq3.jpg"> , מודולוס צמיגה <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg"> מוגדרים נגזרות חלקיות של הלחץ ביחס המתח (<img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq10.jpg">) וקצב זן (<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq11.jpg">). בעקבות ההגדרה הפיזי של מודולים אלסטיות וחוזק צמיגה דיפרנציאלית, מודולים ארעי לכמת השפעתה מיידית של זן וקצב המתח על תגובת המתח בהתאמה, ואילו שיטות ניתוח אחרות אין אפשרות לספק את כל מידע על תכונות אלסטיות וחוזק צמיגה בנפרד.
הגישה SPP מעשיר את הפרשנות של הבדיקות הטיה מתנדנדות. עם הניתוח של SPP, התנהגויות מורכבות rheological לא לינארית של תמיסות פולימרים מרוכז בלאוס אפשר קשורה ישירות ההתנהגויות rheological ליניארית ב- SAOS. אנחנו מראים בעבודה זו איך מרבית הנפח ארעי (<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq12.jpg">מקסימום) ליד המתח extrema מקביל המודולוס אחסון המשטר ליניארי (SAOS). יתר על כן, אנו מציגים כיצד המודולוס צמיגה ארעי (<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq4.jpg">) במהלך לאוס מחזור רשמים עקומת זרימה מצב יציב. בנוסף מתן פרטים של רצף מורכב של תהליכים מרוכז תמיסות פולימר לעבור תחת לאוס, ערכת SPP מספק גם את המידע לגבי המתח ההשבה בחומר. מידע זה, שאינו בר השגה דרך גישות אחרות, הוא מדד שימושי של כמה חומר יירתע ברגע מתח יוסר. התנהגות כזו יש השפעה על שמשטחו הפתרונות מרוכז עבור יישומי הדפסה תלת-ממדית, וכן הדפסה המסך, סיבים היווצרות הפסקת זרימת. מספר מחקרים שנערכו לאחרונה,5,8,13 עולה בבירור כי המתח ההשבה היא לא בהכרח זהה המתח שהוטלו במהלך הניסויים לאוס. למשל, מחקר של משקפיים colloidal רך לפי לאוס13 מצאו כי המתח ההשבה הוא רק 5% כאשר משמעותית גדול יותר הכולל זן (420%) הוא הטיל. מחקרים אחרים16,21,22,23,24 באמצעות מודולוס21 את הכלוב גם להסיק אלסטיות ליניארי יכול להיות שנצפו תחת לאוס בנקודת סגור בן ציון לזר זן, רומז כי החומרים חוו דפורמציה קטן יחסית על הרגעים האלה. ערכת SPP הוא המסגרת היחידה ללאוס הבנה החשבונות עבור משמרת באיזון עומס שמוביל הבדל בין ההשבה של זנים הכולל.
מאמר זה נועד להקל על ההבנות ואת קלות השימוש של שיטת הניתוח SPP על-ידי מתן פרוטוקול מפורט freeware ניתוח לאוס, באמצעות שתי תמיסות פולימר מרוכז, עם 4 wt % xanthan מסטיק (XG) תמיסה מימית של 5% wt פאו בפתרון דימתיל סולפוקסיד. מערכות אלו נבחרו בגלל שלהם במגוון רחב של יישומים ומעניין rheologically מאפיינים. Xanthan מסטיק, הצפוני רב גבוהה משקל מולקולרי-סוכר טבעי, הוא מייצב ביעילותן מערכות מימית והחלת נפוץ בתור תוסף לספק viscosification הרצוי מזון או בשמן קידוח להגדיל צמיגות, תשואות נקודות קידוח כושים. פאו יש מאפיין ייחודי הידרופילית ומשמש לעיתים קרובות מוצרים פרמצבטיים, מערכות לשחרור מבוקר, כמו גם פעילויות משיקום קרקע. מערכות פולימרים אלה נבחנים בתנאים הטיה מתנדנדות שונים שנועדו משוער עיבוד, תחבורה והתנאים ביתי. למרות אלה תנאים מעשיים ייתכן כרוך בהכרח היפוך זרימה כמו הטיה מתנדנדות, השדה זרימה ניתן בקלות לקרב את ערכיהן מכוון עם שליטה עצמאית של משרעת יישומית, שהוטלו תדירות במבחן מתנדנדות. יתר על כן, ערכת SPP יכול לשמש כפי שמתואר כאן להבין מגוון רחב של סוגי זרימה, לרבות אלה שאינן כוללות זרימת ביטולי כגון הציעה לאחרונה אוד-לאוס25, שבו מוחלות תנודות משרעת גדולה אחת רק בכיוון (המוביל הכינוי "לאוס חד-כיוונית"). לשם הפשטות, ולשם המחשה, אנחנו מגבילים המחקר הנוכחי לאוס המסורתית, הכוללים היפוך זרימה תקופתיים. התגובות rheological נמדד מנותחים עם הגישה SPP. נדגים כיצד להשתמש בתוכנה SPP עם הסברים בסיסיים על חישוב הבולטות צעדים כדי לשפר את ההבנה והשימוש הקוראים. מקרא לפרש את התוצאות של ניתוח SPP הוא הציג, על-פי אשר סוג מעבר rheological מזוהה. תוצאות ניתוח SPP נציג פולימרים שני בתנאים הטיה מתנדנדות שונים מוצגים, שבו נוכל לזהות בבירור רצף של תהליכים פיזיקליים, המכיל מידע על התגובה viscoelastic ליניארית של החומר כמו גם המאפיינים מצב יציב זרימה של החומר.
פרוטוקול זה מספק פרטים הבולטות של כיצד לבצע במדויק לא לינארית ניסויים rheological, כמו גם צעד אחר צעד מדריך כדי ניתוח והבנה rheological תגובות עם SPP framework, כפי שמוצג באיור1. נתחיל על-ידי מתן מבוא לכלי המהיר וההתקנה ולידציות, ואחריו פקודות ספציפיות עבור ביצוע של rheometer זמין מסחרית לאסוף נתונים ארעית באיכות גבוהה. ברגע שהנתונים rheological הושגו, אנחנו מציגים freeware ניתוח SPP, עם מדריך מפורט. יתר על כן, נדון כיצד להבין את התגובה תלוי-זמן של שני פתרונות פולימרים מרוכז בתוך ערכת SPP, על ידי השוואת התוצאות המתקבלות מלאוס לטאטא את תדירות ליניארי-המשטר, עקומת זרימה מצב יציב. תוצאות אלו לזהות בבירור כי הפתרונות פולימר מעבר בין מצבי rheological נפרדות בתוך תנודה, המאפשרות תמונה מפורטת יותר של שלהם rheology ארעית לא לינארית להסתמן. נתונים אלה ניתן להשתמש כדי למטב את תנאי עיבוד מוצר למערך, תחבורה, ולהשתמש. אלה תלוית זמן תגובות נוספות לספק מסלולים פוטנציאליים לטופס בבירור יחסי מבנה-רכוש-עיבוד על ידי צימוד rheology עם microstructural מידע שהתקבל זווית קטנה פיזור של נייטרונים, צילומי רנטגן או (אור SANS SAXS, SALS, בהתאמה), מיקרוסקופיה, או סימולציות מפורט.

<table><tbody><tr><td>תוכנת ניתוח SPP</td><td>Simon Rogers Group (UIUC)SPPplus_v1p1</td><td></td> <td>מצורף כקבצים משלימים</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Mathwork</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rheometer</td><td>Anton Paar</td><td>MCR 702 TwinDrive</td><td></td></tr><tr><td>50mm חרוט 2 מעלות</td><td>Anton Paar</td><td>CP50-2</td><td>מערכת מדידה עליונה</td></tr><tr><td>50 מ"מ Anton</td><td>Paar</td><td>PP50</td><td>מערכת מדידה תחתונה</td></tr><tr><td>קסנטן גאם (XG)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>11138-66-2</td><td></td></tr><tr><td>תחמוצת פוליאתילן (PEO)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>25322-68-3</td><td>Mv=1,000,000</td></tr><tr><td>דימתיל סולפוקסיד (DMSO)</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>67-68-5</td><td></td></tr></tbody></table>

לימוד התגובה הטיה מתנדנדות משרעת גדולה של חומרים רכים

Studying Large Amplitude Oscillatory Shear Response of Soft Materials

אנחנו חוקרים את הרצף של תהליכים פיזיקליים הציג במהלך משרעת גדולה מתנדנדות הטיה (לאוס) של תחמוצת פוליאתילן (פאו) דימתיל סולפוקסיד (דימתיל סולפוקסיד), xanthan מסטיק במים – שני מרוכז תמיסות פולימר משמש viscosifiers במזונות, שחזור משופר שמן, משיקום קרקע. הבנת ההתנהגות rheological לא לינארית מחומרים קלים חשוב בעיצוב, נשלט הייצור של מוצרי צריכה רבים. הוא הראה כיצד אפשר לפרש התגובה לאוס הפתרונות הללו פולימר מבחינת מעבר ברור מן viscoelasticity ליניארית דפורמציה viscoplastic וחזרה שוב במהלך תקופה. התוצאות לאוס הן שנותחה באמצעות הטכניקה במלואה כמותיים רצף של תהליכים פיזיים (SPP), באמצעות תוכנה חופשית מבוססת-MATLAB. נוהל מפורט של ביצוע מדידה לאוס עם rheometer המסחרי ניתוח תגובות הלחץ לא לינארית עם freeware, ופרשנות תהליכים פיזיקליים תחת לאוס מוצג. היא מופיעה בהמשך, במסגרת SPP, תגובה לאוס מכיל מידע לגבי viscoelasticity לינארי את העקומות זרימה ארעי, המתח קריטי אחראי על תחילתה של nonlinearity.

נציג תוצאות הניתוח SPP מ XG ופתרונות פאו/דימתיל סולפוקסיד תחת הטיה מתנדנדות בדיקות מוצגים איורים 4 ו- 5. תחילה נציג את הנתונים הגולמיים כמו אלסטית (<img alt="Equation 30" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq30.jpg">), צמיגה (<img alt="Equation 31" src="/files/ftp_upload/58707/58707eq31.jpg">) Lissajous-Bowditch עקומות דמויות 4a, 4b, 5a , 5b. כדי להבין באופן מלא את הפיזיקה אינטרה-מחזור, הח...

אנו מציגים פרוטוקול מפורט חלוקה לרמות ביצוע rheology לא לינארית הטיה מתנדנדות על חומרים רכים, וכיצד להפעיל את ניתוח SPP-לאוס כדי להבין את התגובות כרצף של תהליכים פיזיקליים.

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

שיטה זו יכולה לסייע לענות על שאלות מפתח בתחום החומר הרך, כגון המתאם בין תגובות מקרוסקופיות למיקרוסקופיות. היתרון העיקרי של השיטה הוא שהיא יכולה לכמת את המאפיינים הוויקואלסטיים של חומרים לאורך ניסוי ריאולוגי בניגוד לשיטות המסורתיות המספקות מידע ממוצע. למרות שיטה זו יכולה לספק תובנה לתוך חומרים פולימריים, זה יכול לחול גם על מערכות אחרות, כגון ג'לים קולואידיים משקפיים וחומרים ביולוגיים.עבוד עם מד Rheometer שיכול לבצע מדידות בקרת כתמים. ראשית, חבר את גיאומטריית ההזנה העליונה והתחתון. עבור המתקן התחתון, להשתמש צלחת 50 מ"מ.השתמש חרוט שתי מעלות עבור המתקן העליון. לאחר מכן, אפס את הפער, כייל את המידות והגדר את הטמפרטורה. לאחר השלמת שלבים אלה, פתח את הפער בגיאומטריות מאפס כדי לאפשר את חומר הטעינה להיבדק.להמשיך הלאה כדי לקבל את החומר לבדיקה. במקרה זה, זה תחמוצת פוליאתילן ב DMSO, עם צבע אדום להדגמה. עם מרית, לטעון את החומר על החלק העליון של הגיאומטריה התחתונה.ודא כי אין בועות אוויר הם entrained בדגימה של Rheometer. לעבוד עם מערכות המדידה, להגדיר לקצץ פער. השתמש מרית מרובע בסוף הגיאומטריה כדי לקצץ בעדינות חומר עודף.חזור לפער המדידה, לפני שתמשיך. הפעל את בדיקת ההטיה הנדנודה הסינוסואידית באמצעות תוכנה. נווט אל היישומים שלי.למצוא ולפתוח משרעת גדולה נדנודה גימה. לאחר מכן, עבור לתיבת המדידה. שם, לחץ על משתנה המתח.הזן את הערך הראשוני והאחרון עבור סריקת משרעת מאמץ. 1 ו-4000 אחוז בהתאמה. ציין את התדירות שנכפתה.כמו כן, הגדר את המספר הכולל של משרעת זן בטווח שנבחר ל 16. סמן את התיבה קבל צורת גל כדי לאסוף תגובות ארעיות. לחץ על לחצן התחל כדי להתחיל את הניסויים.הנתונים יוצגו במהלך הריצה בת כחמש הדקות. ניתן להשתמש ברומטר גם עבור עיוותים המוגדרים באופן שרירותי. בקובץ חיצוני צור רשימה של ערכי מאמץ כדי להגדיר את הפונקציה שיש להחיל.עבור אל תוכנת Rheometry ולחץ על היישומים שלי. ולחץ על מחולל השלטים של צורת הגל. בתיבת המדידה, לחץ על המתח.משם, לחץ על עריכה. ברשימת הערכים, הדבק את ערכי המתח שנקבעו מראש מהקובץ החיצוני. ציין את מספר הנקודות שהוזנו, את משך הנקודה ואת הזמן להתאמת התדירות שנכפתה.כשתסיים, סמן את התיבה קבל צורת גל בחלק העליון. לאחר מכן לחץ על לחצן התחל כדי להתחיל בניסוי. נתוני מדידה יופיעו על הצג ככל שהניסוי יתקדם.נתונים אלה הם עבור פתרון מסטיק Xanthan תחת בדיקות גיזום נדנודה. עקומות מאמץ לא ליניאריות אלה מצביעות על כך שרצף של תהליכים פיזיקליים מתרחש בתוך החומר. רצף של תהליכים פיזיקליים ותוועי ניתוח קובע את המודולי ה חולף המסמן את המאפיינים האלסטיים וצמיגים של חומרים.האבולוציה שלהם חושפת התנהגות תחת תנודות משרעת גדולות. כאן, המופע של גמישות מקסימלית הם כמעט קבועים על פני משרעת. חלקה של גמישות מקסימלית זו נצפתה במהלך גזירת משרעת גדולה ואת מודולי דינמי על פני מגוון משרעת מגלה התכתבות ברורה עם מודולוס אחסון משטרים ליניאריים.הזן האלסטי שנקבע על ידי רצף התוכנה לתהליכים פיזיקליים במקרה של גמישות מקסימלית הוא כ -16 אחוזים, גם כאשר המתח המיושם הוא גדול כמו 4000 אחוזים. הנה רצף של תהליכים פיזיקליים שעבר פתרון מסטיק קסנטן. במשטר הוויסקופלסטי, הניתוח מצביע על גמישות אפסית.ככל שקצב ההגרלה יורד, הפתרון מתקשה ומצביע על כך שהמבנה שלו מתרכך. לאחר הזן מספיק נרכש, יש מעבר מהיר מהתנהגות אלסטית צמיג. לאחר התשואה, התגובה חוזרת למשטר הדפורמציה הוויסקופלסטי והרצפים מתרחשים בכיוון ההפוך.לאחר התפתחותה, טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים בתחום הריאולוגיה של חומר רך, כדי לחקור עוד יותר את יחסי עיבוד המאפיינים של מבנה חולף.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

תא גזירה היא פיתחה עבור מדידות פיזור ניטרונים זווית קטנה במישור שיפוע מהירות-המהירות של גזירה ומשמש לאפיון נוזלים מורכבים. מדידות נפתרו מרחבית בכיוון שיפוע המהירות אפשריות לחקר חומרי גזירת פסים. יישומים כוללים חקירות של תפוצות colloidal, פתרונות פולימר, ומבנים עצמי התאספו.

מדידת חומר מיקרו תחת זרם באמצעות 1-2 מטוס זרימה קטן זווית ניוטרון פיזור

המחקר הנוכחי קובע מתודולוגיה סימולציה אלמנט ניסוי-סופי בשילוב להשיג את התגובה המכנית הדינמית uniaxial של ביו-חומרים רכים (מוח, כבד, גיד, שומן, וכו '). תוצאות ניסוי multiaxial שהתעוררו בגלל הדגימה בולטת שהתקבלו מבדיקות בר לחץ הפיצול-הופקינסון שניתנו להתנהגות מתח מתח אמיתית uniaxial כאשר מדומה באמצעות אופטימיזציה איטרטיבי של ניתוח האלמנטים הסופי של החומר הביולוגי.

ניסוי-סופי יחד אלמנט דוגמנות מתודולוגיה להערכת הזנים שיעור גבוהים מכאנית תגובה של Biomaterials רך

אנו מציגים סט של טכניקות לאפיון התכונות המכניות הויסקו-אלסטיות של המוח בקנה מידה מיקרו, מזו ומקרו.

אפיון תכונות מכאניות Multiscale של רקמת המוח באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי, שפעת זחה, ו Rheometry

מוצג פרוטוקול לאפיון ריאולוגי חזק ורלוונטי ליישום של תרחיפים מרוכזים מאוד. משחות כסף המשמשות ליישום הדפסת מסך בייצור תאים סולאריים משמשות כמערכות מודל.

אתגרים ראולוגיות אפיון השעיות מרוכזות מאוד - מקרה עבור משחות כסף הדפסת מסך

כדי לאפשר תחזיות אמין של ריכוך של מצעים פולימריים עבור שתלים עצביים סביבה ויוו , זה חשוב שתהיה שיטה אמינה במבחנה . כאן מוצג השימוש של ניתוח מכני דינאמי בתוך תמיסת מלח פוספט buffered בטמפרטורת הגוף.

אנליזה סביבתית של מכני דינמי כדי לחזות את ההתנהגות ריכוך של השתלת עצבים

אנו מציגים פרוטוקול כיול מפורט עבור טכניקת ריאולוגיה מסחרית של סופרפוזיציה אורתוגונלית תוך שימוש בנוזלים ניוטוניים, כולל שיטות לקביעת גורמי תיקון אפקט סופי והמלצות לשיטות עבודה מומלצות להפחתת טעויות ניסוי.

הליכי כיול עבור ריאולוגיית סופרפוזיציה אורתוגונלית

יש צורך לקבוע אילו נגעים טרכו-עורקים יתקדמו vasculature כלילית כדי להנחות התערבות לפני אוטם שריר הלב מתרחשת. מאמר זה מתאר את המודל הביומכני של העורקים מטומוגרפיה קוהרנטית אופטית באמצעות טכניקות אינטראקציה של מבנה נוזלים בפותל אלמנטים סופי מסחרי כדי לעזור לחזות התקדמות זו.

טומוגרפיה קוהרנטית אופטית מבוסס ביומכנית נוזל מבנה ניתוח של טרשת עורקים כלילית התקדמות

הפרוטוקול מציג זרימת עבודה מלאה לניסויים בננו-אינדנציה של חומרים רכים, כולל הידרוג'לים ותאים. ראשית, מפורטים הצעדים הניסיוניים לרכישת נתוני ספקטרוסקופיית כוח; לאחר מכן, הניתוח של נתונים כאלה מפורט באמצעות תוכנת Python קוד פתוח שפותחה לאחרונה, אשר ניתן להוריד בחינם מ- GitHub.

זרימת עבודה ניסיונית וניתוח נתונים עבור ננו-אינדנציה של חומר רך

הפרוטוקול הנוכחי קובע את תכונות הרפיית הלחץ והכשל של קנה הנשימה החזירי. תוצאות משיטות כאלה יכולות לסייע בשיפור ההבנה של ספי הוויסקו-אלסטיות והכשל של קנה הנשימה ולסייע בקידום היכולות של מודלים חישוביים של מערכת הריאה.

חקירת תגובות הרפיית מתח וכישלון בקנה הנשימה

פרוטוקול זה מתאר את כימות התכונות המכניות של קווי תאים סרטניים ולא סרטניים במבחנה. הבדלים שמורים במכניקה של תאים סרטניים ונורמליים יכולים לשמש כסמן ביולוגי שעשוי להיות בעל השלכות על הפרוגנוזה והאבחנה.

פרוטוקול בדיקת גזירה לקביעת תכונות חומר חד-תאי

למדו ראולוגיה של גזירה מתנדנדת לא ליניארית בחומרים רכים באמצעות ניתוח SPP-LAOS. השיטה מכמתת תכונות ויסקואלסטיות לאורך הניסוי ומספקת תובנות מפורטות על תהליכים פיזיקליים בחומרים רכים.

לימוד התגובה הטיה מתנדנדות משרעת גדולה של חומרים רכים

גלה סרטונים נוספים