Meten Materiaal microstructuur Onder Flow Met behulp van 1-2 Plane Flow-Lage hoek neutronenverstrooiing

Summary

Een shearcel ontwikkeld voor kleine-hoek neutronenverstrooiing metingen in de snelheid-snelheidsgradiënt vlak van afschuiving en wordt gebruikt om complexe fluïda te karakteriseren. Ruimtelijk opgeloste metingen in de snelheidsgradiënt richting mogelijk zijn voor het bestuderen van shear-banding materialen. Toepassingen zijn onder andere onderzoeken van colloïdale dispersies, polymeeroplossingen, en zelf-geassembleerde structuren.

Abstract

Een nieuwe kleine hoek neutron scattering (SANS) sample-omgeving geoptimaliseerd voor het bestuderen van de microstructuur van complexe vloeistoffen onder eenvoudige afschuifstroming wordt gepresenteerd. De SANS shear cel bestaat uit een concentrische cilinder Couette geometrie die verzegeld en roteert om een ​​horizontale as, zodat de vorticiteit richting van het stromingsveld is uitgelijnd met de neutronenbundel waarmee verstrooiing van het 1-2 vlak van afschuiving (snelheidsafhankelijke snelheidsgradiënt , respectievelijk). Deze aanpak is een vooruitgang over vorige shear celmonster omgevingen er een sterke koppeling tussen de bulk-reologie en microstructuur in de 1-2 vlak van afschuiving. Flow-instabiliteiten, zoals afschuiving banding kan worden bestudeerd door ruimtelijk opgeloste metingen. Dit wordt bereikt in deze steekproef milieu door het gebruik van een smalle opening voor de neutronenbundel en scannen langs de snelheidsgradiënt richting. Tijdopgeloste experimenten, zoals stroom start-ups en grote amplitude oscillerende zear stroming zijn ook mogelijk door synchronisatie van de shear beweging en tijdopgeloste detectie van verstrooide neutronen. Representatieve resultaten volgens de hieronder beschreven methoden tonen de bruikbare aard ruimtelijke resolutie voor het meten van de microstructuur van een wormachtige micel oplossing shear banding, een verschijnsel dat alleen kan worden onderzocht door het oplossen van de structuur langs de snelheidsgradiënt richting vertoont. Tenslotte potentiële verbeteringen in het huidige ontwerp worden besproken samen met suggesties aanvullende experimenten motivatie voor toekomstige experimenten op een groot aantal complexe fluïda in verschillende shear bewegingen.

Introduction

Het ontwikkelen van een wetenschappelijk begrip van een natuurlijk verschijnsel vereist een nauwkeurige en precieze metingen. Metrologie is ook de basis van succesvolle engineering en ontwerp van nieuwe processen en materialen. Reologie is de wetenschap van de vervorming en de stroom van materie. Reologie centraal in ons vermogen om een ​​grote verscheidenheid van materialen verwerken en wordt ook gebruikt door product samenstellers specifieke materiaaleigenschappen richten. Typische voorbeelden van de eerste categorie behoren gieten polymeren of vormen composieten, terwijl de tweede omvat de ontwikkeling van dagelijkse consumentenproducten, zoals verf, sham....

Protocol

Figuur 2 toont een geassembleerde shearcel bevestigd aan de grondplaat, die is gemonteerd op het breadboard op het monster milieu podium en uitgelijnd in de neutronenbundel een SANS experiment. De stappenmotor, de versnellingsbak en de riemaandrijving, spleet motor stadium, shear cell en de richting van de bundel neutronen worden gelabeld in Figuur 2. Het huidige protocol voorziet in aanwijzingen voor de montage van de shear cell (deel 1), de montage van de shear cell op het monster milieu fase (deel 2), het kalibreren van de geometrie voor een SANS experiment (hoofdstuk 3), het laden van een steekproef (punt 4), hardlopen een experi....

Results

Representatieve resultaten van een succesvolle doorstroming SANS experiment zijn weergegeven in de figuren 9, 10 en 11. Deze voorbeelden zijn afkomstig onderzoek gedaan op een wormachtige micel oplossing (WLM) (tabel 1) waarvan bekend afschuiving strepen vertonen onder bepaalde omstandigheden van afschuiving. Een volledige bespreking van de wetenschappelijke bevindingen kan worden gevonden in de referenties ^15-17.

Figuur 10 geeft .......

Discussion

Een nieuw instrument voor het meten van de microstructuur van het scheren van complexe vloeistoffen in de snelheid-snelheidsgradiënt vlak van afschuiving via kleine hoek neutronenverstrooiing is ontwikkeld en gevalideerd. De shear cell ontwerp een aanvulling op andere instrumenten met behulp van stralingsbronnen, zoals röntgen-en lichtverstrooiing, evenals rheo-SANS instrumenten in staat is het karakteriseren van de microstructuur in de twee andere vliegtuigen van shear (velocity-vorticiteit en snelheidsgradiënt-vortici.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Deuterated Water (99.9%)	Cambridge Isotopes	7789-20-0	83.3 wt % in formulation D2O
CTAB- Cetyltrimethylammonium Bromide	Sigma-Aldrich	57-09-0	16.7 wt % in formulation CH3(CH2)15N(Br)(CH3)3
1/16 in Allen wrench
3/16 in Allen wrench
3/8 in Open end wrench
Tape
Thread seal tape
Syringes (2)