JoVE Logo

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Ячейка сдвига разработан для измерения рассеяния нейтронов малоугловых в скорости скоростей градиента плоскости сдвига и используется для характеристики сложных жидкостей. С пространственным разрешением измерения в скорости направлении градиента возможны для изучения сдвига оклейки материалы. Приложения включают исследования коллоидных дисперсий, растворов полимеров и самоорганизующихся структур.

Аннотация

Новый малоуглового рассеяния нейтронов (SANS) образец среды оптимизирован для изучения микроструктуры сложных жидкостей под простого сдвигового течения представлена. Ячейка сдвига SANS состоит из концентрического цилиндра геометрии Куэтта, который запечатывается и вращающегося вокруг горизонтальной оси так, чтобы направление завихренности поля течения совмещена с пучка нейтронов позволяет рассеяния от 1-2 плоскости сдвига (градиент скорости, скорость , соответственно). Этот подход является заранее по сравнению с предыдущими средах образцов клеток сдвига как существует сильная связь между объемной реологии и микроструктуры в 1-2 плоскости сдвига. Проточные неустойчивости, такие как бандажные ленты сдвига, также можно изучать с помощью пространственно разрешенных измерений. Это достигается в этом примере среды с помощью узкую диафрагму для нейтронного пучка и сканирования по скорости направлении градиента. Время решены эксперименты, такие как потока стартапов и большой амплитуды колебательных онаар поток также возможны по синхронизации движения сдвига и с временным разрешением обнаружения рассеянных нейтронов. Представитель результаты, используя методы, описанные здесь показывают рабочий характер пространственного разрешения для измерения микроструктуры червеобразного мицеллы решение, которое проявляет к сдвигу полос, явление, которое можно исследовать только путем решения структуру вдоль скорости направлении градиента. Наконец, потенциальные улучшения в существующей конструкции обсуждаются наряду с предложениями для дополнительных экспериментов как мотивация для будущих экспериментов по широкому кругу комплексных жидкостей в различных сдвиговых движений.

Введение

Разработка научного понимания природного явления требует достоверных и точных измерений. Метрологии является также основой успешного проектирования и дизайна новых процессов и материалов. Реология это наука о деформации и потоком вещества. Реология является центральным в нашей способности обрабатывать широкий спектр материалов и также используется рецептур продукции для решения конкретных свойств материала. Типичными примерами первым относятся формовочные полимеры или образующие композитов, а второй включает в себя разработку повседневной потребительских товаров, таких как краски, шампуни, и продуктов питания. Если вязкость расплавленного полимера управляется так, что он может быть эффективно литьем под давлением или вязкоупругость шампунем изменяется таким образом, он имеет правильную последовательность для потребителя, реологические свойства регулируется путем изменения состава материала 1. Реология материалов и изделий зависит также от тон структурировать в жидком состоянии и эта структура находится в диапазоне от микроуровне в наномасштабе. Кроме того, эта структура меняется в зависимости от параметров обработки, таких как скорость потока и времени потока, который вступает в противоречие rheologists измерить структуру во время потока. Именно эта задача, которая выполняется, в частности, на основе нового инструментария, описанной в этой статье.

Новые методы, способные зондирования микроструктуру мягких материалов в потоке сдвига могут воспользоваться мягкой инженерно материал продукта и оптимизации условие обработки. Многие интригующие и давние проблемы для применения мягких материалов в различных отраслях промышленности и в фундаментальной науке привлекать необычное поведение потока, например, утолщение сдвига в коллоидных суспензий 2, сдвиг и вихрь полосы в червеобразных мицелл 3, и неоднородности, присущие поток коллоидных гелей 4-6. Rheologists постоянно ставится под сомнение, чтобы выяснить microstructural истоки нелинейности реологических ответов, а иногда даже в поля скоростей сдвига вязкоупругих материалов. Эта задача требует одновременного приобретения микроструктуры в зависимости от как пространственного расположения в поле течения и времени зависимых форм поведения, который оказался в непростую задачу для экспериментаторов.

Малоуглового рассеяния нейтронов (SANS) особенно хорошо подходит для измерения структуру сложных жидкостей, как это может исследовать материалы, которые непрозрачны для света. Также селективный дейтерирование может быть использована для обеспечения контраста между компонентами, которые могут появиться похожи под рассеяния рентгеновских лучей 7. Кроме того, нейтроны имеют преимущество перед рентген как нет радиационные повреждения образцов биологических и других мягких материи. В экспериментах, проиллюстрированных здесь, холодных нейтронов, порожденных реактора или источника расщепления коллимации и освещенный на образце. Интенсивность ух рассеянияполей информация о структуре материала по длине весы от атомного до сотен нанометров (и с ультра-малый угол рассеяние нейтронов до десятков микрон), но в виде преобразования Фурье реального пространства структуры. Таким образом, интерпретация данных может быть сложным и включает в себя обратное преобразование или сравнение с микроструктурных моделей или моделей. Подробнее о SANS приборов, опытов и контрастности соответствия можно найти на учебники, размещенных на веб-сайте Центра нейтронной науки, www.cns.che.udel.edu.

Здесь мы опишем ячейку сдвига предназначенный распространить метод SANS изучить материалы в потоке. Недавний обзор общей методологии и инструментария, а также существенного обзора литературы последних использованных программ, можно найти в работе 8 и цитируемых ссылках в нем. Удобный и почти идеальные условия для исследования структуры жидкости в потоке сдвига сSANS узкий зазор геометрия Куэтта, также известный как концентрическими цилиндрами 9. Эта геометрия применяется простой (т.е. ламинарный) поток сдвига к образцу при сохранении достаточного беспрепятственный объем для нейтронного пучка падающего. Применение потока нарушает симметрию микроструктуры, как таковые полная характеристика микроструктуры материала при простом сдвиговом требуется микроструктурных измерений во всех трех плоскостях сдвига. Два самолета из сдвига могут быть исследованы с помощью стандартной конфигурации геометрии Куэтта (Рисунок 1а): пучок нейтронов настроен путешествовать по скорости направлении градиента и исследовать скорость-завихренность (1-3) самолет сдвига ("радиальная" конфигурации) ; альтернативно, пучок коллимированный тонкой щели и ориентированы параллельно направлению потока, тем самым зондирования градиента скорости завихренность-(2-3) плоскости ("тангенциальный" конфигурации). Этот инструмент доступен сommercially и был недавно документально для изучения сложных жидкостей под сдвига 10. Вышеупомянутый обзор описывает ее использование и что связанных устройств для определения структуры-собственности по широкому спектру материалов и приложений 8. Эксперименты с временным разрешением, такие как, колебательных сдвиговых также сообщалось 11, 12.

Часто самое интересное и самое важное плоскость потока градиент скорости скорости (1-2) самолет (рис. 1б), но это также самый сложный для изучения, так как требует специального оборудования. Ячейка пользовательского сдвига был разработан для того, чтобы непосредственно исследовать градиента скорости скоростей (1-2) плоскости SANS таким образом, что пучок нейтронов путешествует параллельно оси завихренности сдвига 13-16. Измерения в 1-2 плоскости течения имеют решающее значение для получения количественной понимание сдвиговой вязкости, потому что они elucidели ориентацию структуры по отношению к направлению потока 15, 17, 18. Это важно для таких материалов, как полимеры, самособирающихся поверхностно-активных веществ, коллоидов и других сложных жидкостей. Кроме того, можно исследовать микроструктуру материалов ", как функцию положения в зазоре в градиентном направлении потока сдвига. С добавлением пространственным разрешением, причем способ обеспечивает средство для изучения материалов, которые обладают микроструктурные изменения вдоль направления градиента сдвига. Примером для которых исследования изменений в микроструктуре и состава вдоль градиента направлении потока является сдвиг полосы. Сдвиг полосы представляет собой явление, вызванное связи между микроструктурой и направления потока, что приводит к неоднородной поле потока 13. В этой статье мы опишем инструмент, его монтаж и технику измерения расхода-SANS как это реализовано в NIST Центра Neutron исследований (NCNR) в Национальном институте стандартов и технологий (NIST) в Gaithersburg, MD. Эта среда образец является результатом сотрудничества между Университетом штата Делавэр, NIST и Института Лауэ-Ланжевена (ILL), и была успешно реализована как на МБА и NIST. Для целей настоящей статьи, где SANS конкретные части протокола беспокоит, методика описана как это реализовано в NIST. Тем не менее, изменения эти инструментальные конкретные детали должна быть простой и общий метод может быть реализован на любом инструменте SANS для стационарного течения (раздел 5.1). Кроме того, инструменты, оснащенные временным разрешением SANS возможностей может также выполнять колебательные сдвига потока SANS экспериментов (раздел 5.2). Технические чертежи компонентов сдвига клеток предоставляются как рисунках 12-23.

протокол

На фиг.2 показан собранный ячейку сдвига, прикрепленный к опорной плите, которая крепится к плате на сцене образец среды и выровнены в нейтронного пучка для эксперимента SANS. Шаговый двигатель, коробка передач и ременным приводом, разрез этап двигателя, сотовый сдвига и направление пучка нейтронов помечены на рисунке 2. Настоящий протокол обеспечивает напутствия сборки ячейку сдвига (раздел 1), монтаж ячейки сдвига на сцену образец окружающей среды (раздел 2), калибровки геометрию для эксперимента SANS (раздел 3), загрузка образец (раздел 4), работает эксперимент и сбор данных (раздел 5) и заканчивая эксперимент (раздел 6). Для справки, на рисунке 3 представлена ​​схема собранном клетки и рисунке 4 показывает разобранные детали сотовые сдвига выложенные из передней панели к задней пластине, слева направо, и необходимые инструменты для сборки (1/16 в и 3/16 в Аллен wrencheс и 3/8 дюйма гаечным ключом). Слева направо на рисунке 4 являются передняя панель, принимая, подпружиненный втулку, уплотнительные кольца, кварцевый окно, средний тарелку с уплотнительными кольцами, порты доступа образец и шприцев разъемы, установочные винты, оправки и запчасти задняя пластина (кварц окна, уплотнительные кольца, пружинный втулка, подшипник), задняя пластина, четыре винта с головкой под торцевой и быстрого подключения охлаждения шланг с быстроразъемными соединителями прилагается.

1. Соберите сдвига Cell (вставка на праве на рисунке 2)

  1. Подготовьте средний пластину для сборки.
    1. Очистите среднюю тарелку включая образца и установить-винтовых путей и выявить верхнюю часть пластины со счетом марки.
    2. Печать образца загрузки путей с использованием трех фиксирующий винт. Оберните каждый установочный винт в резьбовое уплотнение ленты и использовать 1/16 в шестигранного ключа вставить каждый винт в каждое отверстие на "дне" (2) и один комплект-винт в отверстие на "стороне".
    3. Поместите круглые белые уплотнительные кольца (2-14 в ID, Витон стандартный размер AS568 035) в пазы на обеих сторонах средней пластины.
  2. Подготовка задней и передней пластины для сборки (рис. 5).
    1. Прессовой посадки подшипников в каждой из передней и задней пластин.
    2. Вставьте пружинный втулку (который является уплотнение) с весенним стороне открытой к образцу в передней и задней пластин.
    3. Поместите небольшую (1-5/8 в ID) и большая (2-1/4 в ID) Буна-N квадратных двойным уплотнением уплотнительными кольцами в пазы в каждой из передней и задней панелей.
    4. Поместите кварцевыми окнами на верхней части площади уплотнительных колец в каждом планшете.
  3. Соберите передние и средние пластины вместе.
    1. Поместите переднюю панель на ровную поверхность; выровнять счет в верхней части среднего и передние панели и устанавливают средний пластину на передней панели. При необходимости нанесите небольшое количество соответствующего смазки на закругленными уплотнительных колец в тон средняя пластина, чтобы держать их на месте во время сборки.
  4. Соберите оправку и задней панели вместе.
    1. Вставьте короткий конец вала оправки в задней панели. Используйте равномерно применили силу и оправка будет "нажмите" на место. Обратите внимание, что оправка теперь держит кварцевым окном и квадратные уплотнительные кольца на место на задней панели.
  5. Соберите переднюю панель, средний пластины, оправки и задней панели вместе.
    1. Поместите переднюю и среднюю сборку пластины на возвышении с средняя пластина вверх. Это возвышение, чтобы позволить пространство для вала оправки расширить ниже сборки, не попав на стол.
    2. Совместите счет на верхней части фронтальной стороны устройства со счетом на задней сборки пластины.
    3. Вставьте длинный часть вала оправки в фронтальной стороны устройства. Убедитесь в том, закругленные уплотнительные кольца на средней пластины остаются правильно установлен во время сборки. Ячейка жплохо слайд вместе и снова ", нажмите" при надлежащей сборке.
    4. Винт в сборе вместе с помощью четырех головкой болты и 3/16 в гаечного ключа. Затянуть винты в поперечном картины так клетка сохраняет концентричность.
  6. Оберните нить уплотнения ленту вокруг двух портов доступа и ввернуть их в верхней части средней пластине. Затянуть с 3/8 в гаечного ключа.
  7. Поместите кадмий маску (рис. 6) в приемной щели механической обработке в передней части передней панели. Применить ленту или тактику в случае необходимости провести маску на месте.
  8. Используйте быстроразъемные соединители для кросс-коммутации шланга охлаждающей жидкости между верхней портов на передней и задней панелей.

2. Установите сдвига Cell в пучкового

  1. Накройте детектора окно SANS с защитным экраном.
  2. Попросите ответственного объекта инструмент ученого, чтобы выровнять почву окружения образца с нейтронного пучка.
  3. Установите макетная плата на сцену образец окружающей среды с помощью четырех ¼ в х 20 шестигранной головкой болтами и 3/16 в гаечного ключа.
  4. Прикрепите клеток сдвига в сборе на кронштейне клеток монтажа, расположенной на опорной плите (уже подключен к плате (рис. 7)).
    1. Определить клеток-монтажный кронштейн и соединительная муфта, прикрепленный к плите основания (рис. 8). Убедитесь, что установочные винты для вала муфты ослаблены.
    2. Совместите переходник вала и вала оправки, что множество-винты на муфты ввернет в равнинной части вала оправки.
    3. Горизонтально скользить ячейку сдвига в клеточную шарнирным креплением, так что сборка выглядит так, как показано на рисунке 8. Этот шаг должен выполняться с осторожностью, поскольку важно, чтобы не погнуть оправки вал или вал муфту.
    4. Прикрепите сдвига сборку клеток в клетки шарнирным креплением с двумя головок торцевыхШапки-винты, используя 3/16 в шестигранный ключ. Надежно затяните всегда убедившись, что сдвиг ячейки вплотную к клеточной шарнирным креплением.
    5. Затяните два фиксирующий винт на разъеме вала с помощью 1/16 в шестигранного ключа для подключения к сдвигу ячейки оправки вал приводного узла.
  5. Совместите сдвига геометрию ячейки с нейтронного пучка.
    1. С помощью лазера, чтобы отрегулировать этап образец среды SANS такой, что высота вала оправки является такой же, как нейтронного пучка. Совместите центр щели в клетке сдвига к центру пути нейтронов пучкового.
  6. Вставьте соответствующий кадмий щель в щель двигателя стадии сборки, который установлен на плате (рис. 8). Закрепите разрез с галс при необходимости.
    Примечание: щель должна быть заподлицо с передней панелью и приблизительно размещены в зазоре клетки сдвига. Выбрать разрез соответственно для требуемого эксперимента. Для зазора resolutiна экспериментах 0,1 мм и 0,2 мм изогнутые прорези доступны. В то время как для измерений, которые не требуют пространственное разрешение 0,8 мм прямоугольная щель является целесообразным.
  7. Перемещение позиции двигателя с помощью рукоятки для регулировки натяжения приводного ремня так, чтобы было примерно ¼ в отклонении в поясе. При натяжении должным образом, заблокировать расположение двигателя, затянув установочный винт, расположенный под рулем, используя 7/64 в универсальный гаечный ключ.
    Примечание: дополнительный редуктор могут быть добавлены к узла двигателя. Этот вариант может быть необходимо на основании требуемых скоростях сдвига, требуемых для конкретного эксперимента.
  8. Подключите два банных охлаждающей жидкости шланги к клетке сдвига помощью быстрых коннекторов.
  9. Отрегулируйте любые камеры наблюдения или другое вспомогательное оборудование, предназначенное для наблюдения за эксперимент.
  10. Снимите защитный экран, защищающий окно детектора SANS.

3. SANS настройка и калибровка

  1. Прикрепите 0,5 в и# 160; диафрагму до конца рыла на пучке нейтронов падающего.
  2. Выберите нужное положение детектора SANS (Q-диапазон), длины волны нейтронов, и распространение волны в соответствии со стандартными SANS протоколов и оптимизированных для условий эксперимента.
    Примечание: Расчет для расстояния образец-на-детектора основан на этапе образец окружающей среды, расположенной на "Huber стола".
  3. Выравнивание положения щели с зазором клетки сдвига.
    1. Используйте этап двигателя щели (рис. 8), чтобы выровнять положение щели с зазором ячейки сдвига. Используйте лазер подражать нейтронный пучок и зеркало для обнаружения лазера, как только он проходит через кварцевые окна внутри зазоре клеток сдвига сборки.
    2. Тонкая настройка позиция щели с помощью измерения передачи SANS. Систематически варьировать щели положение двигателя от внутренней стенки щели клеток сдвига к наружной стенке щели сдвига клеток с использованием шагом 0,1 мм перевода двигатель щель.Соблюдайте передачу (обычно в 2 сек), используя SANS и запишите щели положение двигателя для каждого измерения передачи (рис. 9).
      Примечание: Если пространственное разрешение желании определить позиции моторные необходимые для экспериментов SANS. Если пространственное разрешение нет необходимости идентифицировать единственную положение двигателя, который выравнивает щель с середины щели сдвига клеток. Выравнивание щель с зазором в клетке сдвига имеет решающее значение для завершения хороший эксперимент. Кроме того, можно (и рекомендуется) использовать воду, чтобы выровнять положение щели с использованием измерений передачи SAN. Использование воды снижает передачу и обеспечивает контраст с сдвига корпуса ячейки (рис. 9).
      Примечание: Загрузите воды в клетку, следуя загрузки образца протокола (раздел 4). Использование воды, как правило, требуют клетка сдвига должен быть удален от опорной плиты, разобрали, сушат, собраны и монтируется в опорной плите до загрузки саmple для эксперимента. Пока базовая плата не удаляется со сцены образца среды это не должно быть проблемой, но всегда важно, чтобы проверить выравнивание щели с зазором.
  4. Калибровка геометрию образца
    1. Выполните заблокирован луча темно счет и измерение пустую ячейку в соответствии со стандартными процедурами SANS. Обратите внимание, что измерения пустые ячейки должны быть выполнены на каждом пространственном положении, как определяется щели калибровки, выполняемой в разделе 3.3.

4. Образец Загрузка протокол

  1. Поместите защитный экран на окне детектора SANS.
  2. Установите два разъема шприцев (нейлон) и резьбовых шприцев светильники (синие и желтые) на стальных труб в верхней части кюветы. Убедитесь, что запорные краны находятся в закрытом положении.
  3. Предварительная загрузка образца в 10 мл шприц с резьбой (минимальный объем образца 6 мл). Убедитесь, что образец не содержит пузырьков.
    1. Устранить пузырьки, либо центрифугированием или слегка нагрева образца для снижения вязкости образца при загрузке шприца. Если образец нагревается, настоятельно рекомендуется, чтобы температура ячейки сдвига также увеличивается, чтобы помочь в загрузке образца.
  4. Поместите пустой шприц без плунжера на разъеме в середине сдвига ячейки для приема избытка образца (рис. 8).
  5. Поместите образец шприц с другой разъем (рис. 8).
  6. Откройте оба запорных кранов.
  7. Введите образец медленно, пока образец не начинает входить в пустой шприц.
  8. Удалить пузырьки воздуха из зазора ячейки сдвига.
    1. Поверните регулятор двигателя от выпустить двигатель и дайте ремень для перемещения вручную.
    2. На сдвиг образца вручную, чтобы помочь перемещения пузырьков в верхней части ячейки сдвига, в результате чего дополнительное вводимой пробы обычно толкать пузырь в розеткуи из зазора сдвига клеток.
  9. Закройте запорные краны, чтобы зафиксировать образец в клетке.
  10. Изменение температуры водяной бане до требуемой температуры опыта и обусловливают историю сдвига сэмпла по мере необходимости.
  11. Проверьте, нет ли пузырьков (и делать это регулярно в ходе эксперимента). При соблюдении пузырьки; открыть запорные краны, используется вращение для перемещения пузырьков в верхней части зоны сдвига, и ввести дополнительную пробу толкать пузырьки из зоны сдвига клетки.
  12. Снимите экран безопасности и любые посторонние инструменты и расходные материалы из области пучка.

5. Запуск эксперимент сдвига и сбор SANS данных

  1. Для простых устойчивых экспериментов сдвига:
    1. Установите скорость сдвига в стационарном управляющего файла сдвига, связанного с программным обеспечением управления двигателем (см. соответствующую документацию для работы программного обеспечения управления двигателем).
    2. Определить направление сдвигаобразца в процессе эксперимента.
    3. Задайте требуемые SANS эксперименты в соответствии с стандартизированных SANS процедур.
    4. Запустите клеток сдвига двигатель.
    5. Запустите эксперимент SANS. Проверьте счетчики детектора и наблюдать SANS 2D рисунок застраховать результаты SANS в настоящее время должным образом записаны во время стрижки. Пример типичной картины наблюдается для растворов ПАВ, рассмотренных в разделе репрезентативных результатов показана на рисунке 10.
    6. Повторите процедуру (раздел 5.1) для каждой требуемой скорости сдвига.
  2. Для временным разрешением колебательных экспериментов сдвига:
    1. Проверьте положение триггера для эксперимента сдвига колебательной. Для колебательного сдвига, это в точке максимальной деформации и минимум (нуль) скорости деформации.
    2. Установите частоту колебаний и амплитуды деформации в времяразрешенного управляющего файла, связанного с программным обеспечением управления двигателем (см. соответствующую документацию для двигателя ControОперация л программное обеспечение). Следует отметить, что амплитуда деформации определяется в соответствии с амплитудой приложенного напряжения с центром в нуле и амплитуда реологически определено штамм.
    3. Запустите клеток сдвига двигатель для эксперимента сдвига колебательной.
    4. Запустите эксперимент SANS. Проверьте детектор рассчитывает и соблюдать 2D рисунок застраховать SANS правильно записывается во колебательного сдвига.
    5. Скопируйте штампом времени нейтронов файл журнала детектора от NISTO в Шарлотт и предварительной обработки данных с помощью программного обеспечения, поставляемого в NCNR.
    6. Уменьшить предварительно обработанных набор данных с программным комплексом снижение в Игоря.
    7. Повторите процедуру (раздел 5.2) для каждого, нужную частоту колебаний и деформации состоянии амплитуды.

6. Конец эксперимента

  1. Выключите нейтронный пучок и управления двигателем.
  2. Поместите защитный экран на окне детектора SANS.
  3. Пусть образец и аппаратура Stanг в закрытом луча в течение 5 мин. Выполните стандартную проверку радиационной перед удалением ячейку сдвига от опорной плиты.
  4. Откройте запорные краны на выборочных портов и отозвать или вытолкнуть примера с использованием образцов шприцы. Восстановление образца, закрыть запорные краны, и удалите шприцы.
  5. Выключить температура бани. Отсоедините жидкостные шланги ванна охлаждения из клеточных сдвига быстро соединяет порты.
  6. Ослабить винты на валу муфты между оправкой и приводного вала, используя 1/16 в шестигранный ключ. Используйте 3/16 в универсальный гаечный ключ, чтобы отвинтить два головкой болты, которые крепят ячейку сдвига к клеточной шарнирным креплением. Вставьте ячейку сдвига из клеток монтажного кронштейна.
  7. Разобрать ячейку сдвига в обратном протокол сборки (раздел 1 Протокола).
  8. Очистите ячейку сдвига с помощью мыльной воды. Промыть и тщательно высушите.

Результаты

Представитель результаты успешного эксперимента потока SANS приведены на рисунках 9, 10 и 11. Эти примеры из исследований, проведенных на решение червеобразных мицелл (WLM) (табл. 1), как известно, обладают сдвига полос в течение определенных условиях сдвига. Полное ...

Обсуждение

Новый инструмент, способный измерять микроструктуру сдвига сложных жидкостей в скорости-градиента скорости плоскости сдвига с помощью малоуглового рассеяния нейтронов разработана и утверждена. Конструкция ячейки сдвига дополняет другие инструменты с использованием источников изл...

Раскрытие информации

Авторы не имеют ничего раскрывать.

Благодарности

Мы признаем, мастер Машинист Аль Копье из Университета Делавэра для обработки ячейку сдвига и г-Седрик Ганьон для проектирования и разработки. Эта рукопись была подготовлена ​​в соответствии с соглашением о сотрудничестве 70NANB7H6178 от NIST Департамента торговли США. Эта работа используется средства частично поддержана Национальным научным фондом под Договору № DMR-0944772. Утверждения, результаты, выводы и рекомендации, принадлежат автору (авторам) и не обязательно отражают точку зрения NIST или Министерства торговли США.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Deuterated Water (99.9%)Cambridge Isotopes7789-20-083.3 wt % in formulation
D2O
CTAB- Cetyltrimethylammonium Bromide Sigma-Aldrich57-09-016.7 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)

Ссылки

  1. Larson, R. G. . The Structure and Rheology of Complex Fluids. , (1999).
  2. Wagner, N. J., Brady, J. F. Shear thickening in colloidal dispersions. Phys.Today. 62, 27-32 (2009).
  3. Fardin, M. A., et al. Potential "ways of thinking" about the shear-banding phenomenon. Soft Matter. 8, 910-922 (2012).
  4. Eberle, A. P. R., et al. Shear-induced anisotropy in nanoparticle gels with short-ranged interactions. Phys. Rev. Lett. , (2013).
  5. Zaccarelli, E. Colloidal gels: equilibrium and non-equilibrium routes. J. Phys. Cond. Matter. 19, (2007).
  6. Hsiao, L. C., Newman, R. S., Glotzer, S. C., Solomon, M. J. Role of isostaticity and load-bearing microstructure in the elasticity of yielded colloidal gels. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109, 16029-16034 (2012).
  7. Zemb, T., Linder, P. Neutron, X-rays, and Light. Scattering Methods Applied to Soft Condensed Matter. Elsevier Science. 552, (2002).
  8. Eberle, A. P. R., Porcar, L. Flow-SANS and Rheo-SANS applied to soft matter. Curr. Opin. Coll. Inter. Sci. 17, 33-43 (2012).
  9. Liberatore, M. W., Nettesheim, F., Wagner, N. J., Porcar, L. Spatially resolved small-angle neutron scattering in the 1-2 plane: A study of shear-induced phase-separating wormlike micelles. Phys. Rev. E. 73, (2006).
  10. Porcar, L., Pozzo, D., Langenbucher, G., Moyer, J., Butler, P. D. Rheo-small-angle neutron scattering at the National Institute of Standards and Technology Center for Neutron Research. Rev. Sci. Instr. 82, (2011).
  11. Lopez-Barron, C. R., Porcar, L., Eberle, A. P. R., Wagner, N. J. Dynamics of Melting and Recrystallization in a Polymeric Micellar Crystal Subjected to Large Amplitude Oscillatory Shear Flow. Phys. Rev. Lett. 108, 258301-2510 (2012).
  12. Rogers, S., Kohlbrecher, J., Lettinga, M. P. The molecular origin of stress generation in worm-like micelles, using a rheo-SANS LAOS approach. Soft Matter. 8, 3831-3839 (2012).
  13. Helgeson, M. E., Porcar, L., Lopez-Barron, C., Wagner, N. J. Direct Observation of Flow-Concentration Coupling in a Shear-Banding Fluid. Phys. Rev. Lett. 105, (2010).
  14. Helgeson, M. E., Reichert, M. D., Hu, Y. T., Wagner, N. J. Relating shear banding, structure, and phase behavior in wormlike micellar solutions. Soft Matter. 5, 3858-3869 (2009).
  15. Helgeson, M. E., Vasquez, P. A., Kaler, E. W., Wagner, N. J. Rheology and spatially resolved structure of cetyltrimethylammonium bromide wormlike micelles through the shear banding transition. J. Rheol. 53, 727-756 (2009).
  16. Liberatore, M. W., et al. Microstructure and shear rheology of entangled wormlike micelles in solution. J. Rheol. 53, 441-458 (2009).
  17. Maranzano, B. J., Wagner, N. J. Flow-small angle neutron scattering measurements of colloidal dispersion microstructure evolution through the shear thickening transition. J. Chem. Phys. 117, 10291-10302 (2002).
  18. Wagner, N. J., Ackerson, B. J. Analysis of nonequilibrium structures of shearing colloidal suspensions. J. Chem. Phys. 97, 1473-1483 (1992).
  19. Zhou, L., Vasquez, P. A., Cook, L. P., McKinley, G. H. Modeling the inhomogeneous response and formation of shear bands in steady and transient flows of entangled liquids. J. Rheol. 52, 591-623 (2008).
  20. Spenley, N. A., Cates, M. E., McLeish, T. C. B. Nonlinear rheology of wormlike micelles Phys. Rev. Lett. 71, 939-942 (1993).
  21. Lopez-Barron, C., Gurnon, A. K., Porcar, L., Wagner, N. J. Structural Evolution of a Model, Shear-Bading Wormlike Micellar Soution during Shear Start Up and Cessation. Phys. Rev. Lett.. , (2013).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

84Flow

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Исследования

Образование

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены