1-2 평면 흐름 - 작은 각 중성자 산란을 이용하여 재료 미세 조직에서 유량을 측정

Summary

전단 셀은 전단 속도 - 속도 구배 평면에서 소각 중성자 산란 측정을 위해 개발되고 복잡한 유체를 특성화하기 위해 사용된다. 속도 구배 방향으로 공간 분해 측정 전단 밴딩 물질을 연구 할 수 있습니다. 응용 프로그램은 콜로이드 분산의 조사, 폴리머 솔루션, 자기 조립 구조를 포함한다.

Abstract

간단한 전단 흐름에서 복잡한 유체의 미세 구조를 연구에 최적화 된 새로운 소각 중성자 산란 (SANS) 샘플 환경이 제공됩니다. SANS 전단 전지 유동장의 소용돌이 방향은 중성자 빔 전단의 1-2면 (속도 - 속도 구배로부터 산란 활성화와 정렬되도록 밀봉 수평축에 대해 회전 동심 실린더 쿠 에트 형상 이루어져 각각). 전단의 1-2면 내의 벌크 유동학과 미세 특징 간의 강한 결합이 있기 때문에 이러한 접근 방법은 이전의 전단 세포 샘플 환경 이상의 사전이다. 이러한 전단으로 줄무늬 흐름의 불안정성, 또한 공간적으로 해결 측정하여 공부하실 수 있습니다. 이것은 속도 구배 방향을 따라 중성자 빔 스캐닝 좁은 개구를 사용하여이 샘플의 환경에서 수행된다. 이러한 흐름 창업과 큰 진폭의 진동으로 시간이 해결 실험, 그녀AR 흐름 전단 운동과 산란 중성자의 시간 분해 검출 동기화도 가능하다. 여기에 설명 된 방법을 사용하여 대표 결과 전단 밴딩 만 속도 구배 방향을 따라 구조를 해결하여 조사 할 수 현상을 나타내는 벌레 같은 미셀 용액의 미세 구조를 측정하는 공간적 해상도의 유용한 성질을 보여준다. 마지막으로, 현재 디자인에 대한 잠재적 인 개선 전단 운동의 다양한 복잡한 유체의 넓은 범위에 미래 실험에 대한 동기 부여로 보충 실험을위한 제안과 함께 설명되어 있습니다.

Introduction

자연 현상의 과학적 이해를 개발하는 것은 정확하고 정밀한 측정이 필요합니다. 계측은. 유변학은 물질의 변형과 유동의 과학도 새로운 프로세스와 재료의 성공적인 엔지니어링 및 설계의 기초입니다. 유변학은 다양한 재료를 처리하는 우리의 능력에 중심이며, 또한 특정 재료의 특성을 대상으로 제품의 성분 배합에 의해 사용된다. 후자는 페인트, 샴푸, 및 식품과 같은 일상적인 가전 제품의 개발을 포함하고있는 반면 이전의 전형적인 예는, 성형 중합체 또는 복합체 형성을 포함한다. 그렇게 그것이 소비자에게 정확한 일관성을 가지고 효율적으로 사출 성형 또는 샴푸의 점탄성이 변경 될 수 있도록 용융 중합체의 점도가 제어되는 것을, 유변학 적 특성은 소재 ^(1)의 제형을 변화시킴으로써 제어된다. 재료 및 제품의 레올 로지는 또한 T에 따라 달라집니다그는 유체 상태의 구조와이 구조에서 마이크로 나노 범위이다. 또한,이 구조는 그러한 흐름 중에 구조를 측정하는 rheologists 도전 흐름의 유속과 시간 등 공정 변수로 변경한다. 그것은이 문서에서 설명하는 새로운 계측에 의해 부분적으로 충족이 문제입니다.

전단 흐름에 따라 부드러운 소재의 미세 구조를 프로빙 할 수있는 새로운 기술은 부드러운 소재의 제품 엔지니어링 및 가공 조....

Protocol

그림 2는 샘플 환경 무대에서 브레드 보드에 장착 SANS 실험에 대한 중성자 빔 정렬 된베이스 플레이트에 부착 조립 전단 셀을 보여줍니다. 스테퍼 모터, 기어 박스 및 벨트 구동은 전단 셀 및 중성자 빔의 방향은도 2에 표시되어, 모터 스테이지 슬릿. 이 의정서는 실행, 전단 세포 (섹션 1) 조립 샘플 환경 단계 (제 2 장)에 전단 셀을 장착, SANS 실험 (섹션 3)의 형상을 교정, 샘플 (4 절)를로드하기위한 지침을 제공합니다 실험 데이터 수집 (5 장)과 실험 (섹션 6) 끝. 참고로, 그림 3은 판을 다시 전면 판에서 뻗어 분해 전단 전지 부품, 왼쪽에서 오른쪽으로, 조립에 필요한 도구 (1 / 16과 3 / 16에서 보여줍니다 조립 셀과 그림 4의 개략도이다 앨런 wrenches와 오픈 엔드 렌치 3 / 8). 그림 4의 왼쪽에서 오른쪽으로, 스프링 부싱, O-링, 석영 창, O-링 중앙 판, 샘플 액세스 포트 및 주사기의 연결, 설정 나사, 굴대,과에 대한 부분을 베어링, 전면 판입니다 빠른 백 플레이트 (석영 창, O-링, 스프링 부싱, 베어링), 백 플레이트, 네 개의 소켓 헤드 캡 나사 및 장착 퀵 커넥터 호스를 냉각....

Results

성공적인 흐름 SANS 실험의 대표적인 결과가도 9, 10 및 11에 나타내었다. 이러한 예는 벌레 같은 미셀 용액 (WLM) 전단의 특정 조건에서 전단 띠를 전시하는 것으로 알려져있다 (표 1)에 한 조사에서이다. 과학적인 연구 결과에 대한 자세한 설명은 참고 문헌 ^{15 ~ 17에서} 찾을 수 있습니다.

그림 10은 전단 셀을 사용하여 전단 흐름에서 얻은 산란 패턴의 결과를 나타낸다. 연구 샘플이 긴 구성 점탄성 벌레 같은 미셀 (WLM) 솔루션, 양친 매성 분자에게 ^{13 ~ 15} 실 같은 자기 조립 미셀 얽혀. 공부 용액의 조성은 표 1에 주어진다. 이러한 시스템 전단에 WLM 용액 미셀의 유동 배향, 얽힘, 및 가능 m의 복잡한 조합의 결과로서 전단 박화 거동을 보여icelle 파손 .......

Discussion

중성자 산란을 통해 전단의 속도 - 속도 구배면에서 복잡한 유체 전단의 미세 구조를 측정 할 수있는 새로운 기기 개발 및 검증됩니다. 전단 셀 디자인은 X-레이 및 광 산란뿐만 아니라 전단 (속도 - 소용돌이와 속도 그라데이션 소용돌이)의 두 개의 다른 평면의 미세 조직을 특성화 할 수 RHEO-SANS 계기로 방사선 소스를 사용하여 다른 악기를 보완 ^{8 10.} 이 기기 등의 진동 또는 시동 전단 흐름, 스트로보 스코프의 방법과 시간 분해 중성자 산란 기법 ^{11, 12, 21을} 사용하여 후자 모두 정상 전단과 시간에 의존 흐름에 대한 기능. SANS를 사용하는 장점은 반대로 매칭 방법이 불투명 복잡한 혼합물 재료의 개별 구성 요소를 탐구하기 위해 사용하거나 콘트라스트 necessar이 결여 될 수 있다는 것입니다X-선 산란을 위해 y를 입력합니다. 흐름 SANS 악기 및 방법은 성공적으로 전단 띠 ^{(14, 15)} 중 내부 미세 구조를 해결하기 위해 확장되었습니다. SA.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
중수소수 (99.9%)	케임브리지 동위원소	7789-20-0	83.3 wt % in formulation D2O
CTAB- 세틸트리메틸암모늄 브로마이드	Sigma-Aldrich	57-09-0	16.7 wt % in formulaulation CH3(CH2)15N(Br)(CH3)3
1/16 in Allen 렌치
3/8 in 오픈 엔드 렌치
테이프
나사산 밀봉 테이프
주사기 (2)