Studiare la risposta di Shear oscillatorio di grande ampiezza di materiali morbidi

Johnny Ching-Wei Lee; Jun Dong Park; Simon A. Rogers

doi:10.3791/58707

Method Article

Studiare la risposta di Shear oscillatorio di grande ampiezza di materiali morbidi

DOI:

10.3791/58707

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April 25th, 2019

Johnny Ching-Wei Lee¹ , Jun Dong Park¹ , Simon A. Rogers¹

¹Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign

Summary

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Vi presentiamo un protocollo dettagliato che illustra come eseguire la reologia di shear oscillatori non lineari su materiali morbidi e come eseguire l'analisi di SPP-LAOS per comprendere le risposte come una sequenza di processi fisici.

Abstract

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Indaghiamo la sequenza dei processi fisici che hanno esibito durante la grande ampiezza oscillatoria tosatura (LAOS) di ossido di polietilene (PEO) in dimetilsolfossido (DMSO) e la gomma del xantano in acqua — due soluzioni di polimero utilizzati come viscosifiers in alimenti, concentrate olio avanzato recupero e bonifica di suoli inquinati. La comprensione del comportamento reologico non lineare dei materiali morbidi è importante nella progettazione e controllato la produzione di molti prodotti di consumo. È indicato come la risposta al LAOS di queste soluzioni di polimero può essere interpretata in termini di una chiara transizione da viscoelasticità lineare a deformazione viscoplastic e ritorno nuovamente in un periodo. I risultati di LAOS sono analizzati tramite la tecnica completamente quantitativa di sequenza di processi fisici (SPP), utilizzando il software gratuito basato su MATLAB. Un protocollo dettagliato di eseguire una misurazione di LAOS con un reometro commerciale, analizzare le risposte di sforzo non lineare con il freeware e nell'interpretazione di processi fisici in LAOS è presentato. Si è ulteriormente dimostrare che, nel quadro del SPP, una risposta di LAOS contiene informazioni riguardanti la viscoelasticità lineare, le curve di flusso transitorio e lo sforzo critico responsabile dell'insorgenza di non linearità.

Introduction

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Soluzioni polimeriche concentrate vengono utilizzate in una varietà di applicazioni industriali principalmente per aumentare la viscosità, tra cui in alimenti¹ e altri consumatori prodotti², enhanced oil recovery³e suolo bonifica⁴. Durante la loro elaborazione e l'uso, sono necessariamente sottoposti a grandi deformazioni sopra una gamma di scale cronologiche. Nell'ambito di tali processi, essi dimostrano comportamenti reologici non lineari ricchi e complessi che dipendono da condizioni di flusso o deformazione¹. Capire questi comportamenti reologici....

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Protocol

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1. reometro Setup

Con il reometro configurato nella modalità SMT (Vedi nota), allegare le geometrie di unità superiore e inferiore. Per mantenere più vicino a un campo di taglio omogenea possibile, usare una piastra di 50 mm (PP50) come il fissaggio inferiore e da un cono di 2 gradi (CP50-2) per il fissaggio superiore.
Nota: Il reometro usiamo (Vedi la Tabella materiali) possono essere configurato in entrambi un combinato motore-trasduttore (CMT) o modalità trasduttore motore separato (SMT). Con solo un singolo motore integrato nella testa del reometro, esso agisce come un reometro di stress controllato CMT tradizionale e i dati ottenuti ....

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Results

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Risultati rappresentativi dell'analisi da soluzioni XG e PEO/DMSO sotto prove di taglio oscillatoria SPP sono presentati nelle figure 4 e 5. Presentiamo innanzitutto i dati grezzi come elastico ( figure-results-1 ) e viscoso ( figure-results-2 ) curve di Lissajous-Bowditch nelle figure 4a, 4b, 5a e 5b.......

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Discussion

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Abbiamo dimostrato come eseguire correttamente le prove di reometria di grande ampiezza oscillatoria taglio utilizzando un reometro commerciale e per eseguire il freeware di analisi SPP per interpretare e comprendere le risposte di stress non lineare di due soluzioni di polimeri distinti. Il quadro SPP, che precedentemente è stato indicato per correlare con i cambiamenti strutturali e facilitare la comprensione di numerosi sistemi colloidali, può essere ugualmente applicato a sistemi polimerici. Le risposte di due soluzi.......

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Disclosures

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Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Acknowledgements

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Gli autori ringraziano Anton Paar per uso del reometro MCR 702 attraverso il loro programma di ricerca accademica di VIP. Ringraziamo anche Dr. Abhishek Shetty per i commenti nel setup dello strumento.

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Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
Software di analisi SPP	Simon Rogers Group (UIUC)	SPPplus_v1p1	Allegati come file supplementari
Reometro MATLAB	Mathwork
	Anton Paar	MCR 702 TwinDrive
50mm Cono a 2 gradi	Anton Paar	CP50-2	Sistema di misura superiore
Piastra da 50 mm	Anton Paar	PP50	Sistema di misura inferiore
Gomma di xantano (XG)	Sigma-Aldrich	11138-66-2
Ossido di polietilene (PEO)	Sigma-Aldrich	25322-68-3	Mv=1.000.000
Dimetil solfossido (DMSO)	Sigma-Aldrich	67-68-5

References

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Dolz, M., Hernández, M. J., Delegido, J., Alfaro, M. C., Muñoz, J. Influence of xanthan gum and locust bean gum upon flow and thixotropic behaviour of food emulsions containing modified starch. Journal of Food Engineering. 81 (1), 179-186 (2007).
Gupta, N., Zeltmann, S. E., Shunmugasamy, V. C., Pinisetty, D.

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