Name: dielectric rheosans &#8212; simultaneous interrogation of impedance, rheology and small angle neutron scattering of complex fluids
Uploaded: 2017-04-10T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Dielectric RheoSANS â€” Simultaneous Interrogation of Impedance, Rheology and Small Angle Neutron Scattering of Complex Fluids at JoVE.com

فإن الكتاب أود أن أنوه مركز NIST لالنيوترونية البحوث CNS اتفاقية تعاون رقم # 70NANB12H239 منحة لتمويل جزئي خلال هذه الفترة الزمنية فضلا عن المجلس الوطني للبحوث حصول على الدعم. ويتم تحديد بعض المعدات التجارية، والصكوك، أو المواد في هذه الورقة من أجل تحديد إجراء التجارب على نحو كاف. ليس المقصود هذا التحديد تعني توصية أو تأييد من قبل المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، ولا هو يقصد ضمنا أن المواد أو المعدات التي تم تحديدها هي بالضرورة أفضل ما هو متاح لهذا الغرض.

1. تركيب ومقياس غلفاني على SANS خط الأشعة ملاحظة: انظر الشكل رقم 1 لتعريفات مكونات اسمه. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من أن السلطة للمقياس غلفاني هو خارج، وتأمين محول ويتم تثبيت المحرك تحمل الهواء ح...

<ol>
	<li>Macosko, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheology:+Principles,+Measurements+and+Applications.">Rheology: Principles, Measurements and Applications.</a> Powder Technology. 86 (3), (1996).</li><li>Barsoukov, E., Macdonald, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Impedance Spectroscopy Theory, Experiment, and Applications. , (2010).</li><li>Pelster, R., Simon, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanodispersions+of+conducting+particles:+Preparation,+microstructure+and+dielectric+properties.">Nanodispersions of conducting particles: Preparation, microstructure and dielectric properties.</a> Colloid Polym. Sci. 277 (1), 2-14 (1999).</li><li>Hollingsworth, A. D., Saville, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectric+spectroscopy+and+electrophoretic+mobility+measurements+interpreted+with+the+standard+electrokinetic+model.">Dielectric spectroscopy and electrophoretic mobility measurements interpreted with the standard electrokinetic model.</a> J. Colloid Interface Sci. 272 (1), 235-245 (2004).</li><li>Mewis, J., Spaull, A. J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheology+of+concentrated+dispersions.">Rheology of concentrated dispersions.</a> Adv. Colloid Interface Sci. 6 (3), 173-200 (1976).</li><li>Mijovi&#263;, J., Lee, H., Kenny, J., Mays, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+in+Polymer-Silicate+Nanocomposites+As+Studied+by+Dielectric+Relaxation+Spectroscopy+and+Dynamic+Mechanical+Spectroscopy.">Dynamics in Polymer-Silicate Nanocomposites As Studied by Dielectric Relaxation Spectroscopy and Dynamic Mechanical Spectroscopy.</a> Macromolecules. 39 (6), 2172-2182 (2006).</li><li>Newbloom, G. M., Weigandt, K. M., Pozzo, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical,+Mechanical,+and+Structural+Characterization+of+Self-Assembly+in+Poly(3-hexylthiophene)+Organogel+Networks.">Electrical, Mechanical, and Structural Characterization of Self-Assembly in Poly(3-hexylthiophene) Organogel Networks.</a> Macromolecules. 45 (8), 3452-3462 (2012).</li><li>Fowler, J. N., Kirkwood, J., Wagner, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheology+and+microstructure+of+shear+thickening+fluid+suspoemulsions.">Rheology and microstructure of shear thickening fluid suspoemulsions.</a> Appl. Rheol. 24 (4), 23049 (2014).</li><li>Wagner, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheo-optics.">Rheo-optics.</a> Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 3 (4), 391-400 (1998).</li><li>Callaghan, P. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheo-NMR:+nuclear+magnetic+resonance+and+the+rheology+of+complex+fluids.">Rheo-NMR: nuclear magnetic resonance and the rheology of complex fluids.</a> Reports Prog. Phys. 62 (4), 599-670 (1999).</li><li>Gurnon, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+Material+Microstructure+Under+Flow+Using+1-2+Plane+Flow-Small+Angle+Neutron+Scattering.">Measuring Material Microstructure Under Flow Using 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering.</a> J. Vis. Exp. (84), e51068 (2014).</li><li>Calabrese, M. A., Rogers, S. A., Murphy, R. P., Wagner, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rheology+and+microstructure+of+branched+micelles+under+shear.">The rheology and microstructure of branched micelles under shear.</a> J. Rheol. 59 (5), 1299-1328 (2015).</li><li>Helgeson, M. E., Vasquez, P. A., Kaler, E. W., Wagner, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheology+and+spatially+resolved+structure+of+cetyltrimethylammonium+bromide+wormlike+micelles+through+the+shear+banding+transition.">Rheology and spatially resolved structure of cetyltrimethylammonium bromide wormlike micelles through the shear banding transition.</a> J. Rheol. 53 (3), 727 (2009).</li><li>Calabrese, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+optimized+protocol+for+the+analysis+of+time-resolved+elastic+scattering+experiments.">An optimized protocol for the analysis of time-resolved elastic scattering experiments.</a> Soft Matter. 12 (8), 2301-2308 (2016).</li><li>Eberle, A. P. R., Porcar, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow-SANS+and+Rheo-SANS+applied+to+soft+matter.">Flow-SANS and Rheo-SANS applied to soft matter.</a> Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 17 (1), 33-43 (2012).</li><li>Campos, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+carbon+materials+for+use+as+a+flowable+electrode+in+electrochemical+flow+capacitors.">Investigation of carbon materials for use as a flowable electrode in electrochemical flow capacitors.</a> Electrochim. Acta. 98, 123-130 (2013).</li><li>Duduta, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semi-solid+lithium+rechargeable+flow+battery.">Semi-solid lithium rechargeable flow battery.</a> Adv. Energy Mater. 1 (4), 511-516 (2011).</li><li>Mewis, J., de Groot, L. M., Helsen, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectric+Behaviour+of+Flowing+Thixotropic+Suspensions.">Dielectric Behaviour of Flowing Thixotropic Suspensions.</a> Colloids Surf. 22, (1987).</li><li>Richards, J. J., Wagner, N. J., Butler, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Strain-Controlled+RheoSANS+Instrument+for+the+Measurement+of+the+Microstructural,+Electrical+and+Mechanical+Properties+of+Soft+Materials.">A Strain-Controlled RheoSANS Instrument for the Measurement of the Microstructural, Electrical and Mechanical Properties of Soft Materials.</a> Rev. Sci. Instr. , (2016).</li><li>Youssry, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-aqueous+carbon+black+suspensions+for+lithium-based+redox+flow+batteries:+rheology+and+simultaneous+rheo-electrical+behavior.">Non-aqueous carbon black suspensions for lithium-based redox flow batteries: rheology and simultaneous rheo-electrical behavior.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. PCCP. 15 (34), 14476-14486 (2013).</li><li>Cho, B. -. K., Jain, A., Gruner, S. M., Wiesner, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesophase+structure-mechanical+and+ionic+transport+correlations+in+extended+amphiphilic+dendrons.">Mesophase structure-mechanical and ionic transport correlations in extended amphiphilic dendrons.</a> Sci. 305 (5690), 1598-1601 (2004).</li><li>Kiel, J. W., MacKay, M. E., Kirby, B. J., Maranville, B. B., Majkrzak, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-sensitive+neutron+reflectometry+measurements+applied+in+the+study+of+photovoltaic+films.">Phase-sensitive neutron reflectometry measurements applied in the study of photovoltaic films.</a> J. Chem. Phys. 133 (7), 1-7 (2010).</li><li>L&#243;pez-Barr&#242;n, C. R., Chen, R., Wagner, N. J., Beltramo, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Assembly+of+Pluronic+F127+Diacrylate+in+Ethylammonium+Nitrate:+Structure,+Rheology,+and+Ionic+Conductivity+before+and+after+Photo-Cross-Linking.">Self-Assembly of Pluronic F127 Diacrylate in Ethylammonium Nitrate: Structure, Rheology, and Ionic Conductivity before and after Photo-Cross-Linking.</a> Macromolecules. 49 (14), 5179-5189 (2016).</li></ol>

A عازلة التدابير التجربة RheoSANS في وقت واحد الردود الانسيابية والكهربائية والمجهرية من مادة حيث تخضع لتشوه محدد مسبقا. المثال المعروض هنا هو تعليق أسود الكربون موصل بالكهرباء التي تشكل المضافة الموصلة المستخدمة في تدفق الخلايا الكهروكيميائية. تمكن أداة RheoSANS عازلة اس?...

وغالبا ما تستخدم قياس الخصائص العيانية لاكتساب المعرفة الأساسية في طبيعة المواد الغروية وأنظمة الذاتي تجميعها، وعادة مع هدف تطوير التفاهم من أجل تحسين أداء الصياغة. على وجه الخصوص، مجال الريولوجيا، والذي يقيس استجابة السوائل الديناميكية إلى إجهاد التطبيقية أو تشوه، ويوفر معلومات قيمة حول سلوك الغروية على حد سواء في ظل ظروف التوازن وأيضا بعيدا عن التوازن، مثل خلال تجهيز 1 الاختبارات الريولوجية من السوائل الاستهلاكية والصناعية، ويمكن أيضا أن المواد الهلامية، والنظارات يمكن استخدامها لقياس المعلمات الانسيابية، مثل اللزوجة، والتي تستهدف من قبل بالتركيب. في حين الريولوجيا هو تحقيق قوية من خصائص المواد، وهو قياس غير مباشر للمعلومات الغروية على المستوى المجهري، مثل أن فهمنا لسلوك الغروية أساسي يمكن أن تتعزز بشكل كبير من خلال الجمع بين القياسات الريولوجية مع جتقنيات omplementary. واحدة من هذه التقنية المتعامدة هي الطيفي مقاومة. مقاومة الطيفي هو تحقيق الجزء الأكبر من السلوك الاسترخاء عازلة، والذي يقيس استجابة من مادة إلى حقل كهربائي تتأرجح تطبيقها. 2 النتائج مقاومة الطيف من وسائل الاسترخاء الكهربائية التي تنشط ضمن المواد بما في ذلك النقل الشحن والاستقطاب. توفر 3 و 4 هذه القياسات أدلة إضافية للسلوك الغروية خاصة عندما يقترن الريولوجيا. 5 لذلك، فإن الجمع بين هذه التقنيات هو أهمية خاصة عند التحقيق اتهم التفرق الغروية والبروتينات والسطحي الأيونية، النانوية، وغيرها من النظم. 6 و 7 والفائدة الأساسية في التحقيق في سلوك الغروية هي microstruc المواد ل<html> تلح. ويعتقد المجهرية من السوائل الغروية لتشفير كافة المعلومات الضرورية لإعادة كلا الريولوجية والسلوك الكهربائي. في الأساس، ونحن نسعى لقياس لقطة من الميزات المجهرية النانوية التي تؤدي إلى استجابة المواد المقاسة. ويرجع ذلك إلى الطبيعة المعقدة للاعتماد العديد من السوائل معقدة &quot;في تاريخ العملية، وركزت الكثير من الجهد على توصيف المجهرية على جعل القياسات في الموقع من مواد حيث تخضع تشوه. وقد تحدى هذا التجريبيون إلى ابتكار أساليب لتكون قادرة على إجراء قياسات للجسيمات نانو الحجم تحت مثلا القص المستمر، حيث جعلت سرعات الجزيئات التصور المباشر تحديا جوهريا. وقد اتخذت القياس المباشر المجهرية المادية تحت تدفق أشكالا عديدة تتراوح بين علم البصريات rheo، rheo المجهر وحتى rheo-NMR. 8، 9،الحمار = &quot;XREF&quot;&gt; 10 طرق زاوية التشتت الصغيرة، وبخاصة صغيرة زاوية تشتت النيوترونات (SANS) التقنيات، أثبتت نفسها فعالة في قياس المجهرية-متوسط الوقت العينات في حالة مستقرة في حقل القص بالجملة بما في ذلك جميع الطائرات الثلاث من قص. 11، 12، 13 ومع ذلك، سمحت تقنيات الحصول على البيانات الجديدة العابرين الهيكلي ليتم القبض مع قرار وقت غرامة تصل إلى 10 مللي ثانية. وقد ثبت 14 الجمع بين الواقع الريولوجيا مع مختلف في طرق نثر الموقع لا تقدر بثمن في مئات الدراسات التي أجريت مؤخرا. 15 تحديا الهندسة الناشئة هو استخدام معلقات غروية كإضافات الموصلة في شبه الصلبة أقطاب البطارية التدفق. 16 في هذا التطبيق، يجب أن الجسيمات الغروية موصل الحفاظ على شبكة يسيل كهربائيا في حين أن الأميتم ضخ الاتحاد العالمي للتعليم من خلال خلية تدفق الكهروكيميائية. تتطلب متطلبات الأداء على هذه المواد أنها تحافظ الموصلية عالية بدون تأثير ضار على أداء الانسيابية على نطاق واسع من معدلات القص. 17 ولذلك فمن المستحسن جدا أن تكون قادرة على إجراء قياسات للسلوك الغروية في ظل ظروف القص ثابتة وتعتمد على الوقت من أجل تحديد وتوصيف الكامنة وراء استجابة الانسيابية والكهربائية لهذه المواد بعيدا عن حالة التوازن الخاصة بهم. وهناك عامل تعقيد الكبير الذي أعاق تعزيز التنمية النظرية في هذا الصدد هي طبيعة متغيرة الانسيابية من عجائن أسود الكربون. 18 هذه الخصائص الريولوجية والكهربائية التاريخ يعتمد تجعل من الصعب التجارب المعروف أن تتكاثر. وهكذا، مما يجعل من الصعب مقارنة مجموعات البيانات المقاسة باستخدام بروتوكولات مختلفة. وعلاوة على ذلك، حتى الآن لا يوجد هندسة واحدة قادرة على أداء كل ثلاثة، dielectric، الريولوجية، والأوصاف المجهرية، في وقت واحد. قياس في وقت واحد لا يقل أهمية عن تدفق يمكن تغيير هيكل، ان هذه القياسات بقية المواد المعالجة قد لا توفر مؤشرات دقيقة للعقارات قيد التدفق، والتي هي أكثر أهمية لاستخدامها. بالإضافة إلى ذلك، كما العديد من الخصائص يقاس من عجائن أسود الكربون هي الهندسة التابع، هناك تعقيدات مع مقارنة البيانات التي تم الحصول عليها من نفس العينة على أدوات مختلفة. 19 من أجل مواجهة هذا التحدي في القياس، قمنا بتطوير RheoSANS عازل هندسة جديدة في مركز NIST للبحوث النيوترون وجامعة ديلاوير قادرة على الموقع مقاومة الطيفي في والقياسات الريولوجيا وSANS من مادة تحت تشوه التعسفي على سلالة التجاري مقياس غلفاني التي تسيطر عليها. تم تمكين هذا عن طريق تطوير الهندسة Couette قادرة على قياس المجهرية، مولدات الكهربائيلتر واستجابة الريولوجية من مادة محصورا بين الفجوة من اثنين من اسطوانات متحدة المركز. كما يدور الاسطوانة الخارجية، يتم قياس عزم الدوران الذي فرضته تشوه العينة على الاسطوانة الداخلية ويتم قياس مقاومة شعاعيا عبر الفجوة. يتم تشكيله اسطوانات من التيتانيوم بحيث تكون شفافة للنيوترونات وقوية بما يكفي لتحمل إجهاد القص من ذوي الخبرة في مقياس غلفاني. ونحن أداء قياس SANS من خلال موقف شعاعي من Couette، وأثبتت أنه من الممكن لقياس ارتفاع أنماط SANS الجودة من عينة تمر تشوه. وبهذه الطريقة، يتم إجراء جميع القياسات الثلاثة على نفس المنطقة من اهتمام في العينة حيث تخضع لمحة تشويه واضحة المعالم. والهدف من هذه المقالة هو لوصف Couette الهندسة عازلة، نصبها على الصك RheoSANS، والتنفيذ الناجح لقياس وقت واحد. هذا مقياس غلفاني متاح في مركز NIST لالنيوترونالأبحاث في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا. وقد تم تصميمه للعمل على NG-7 SANS خط شعاع. قدمنا ​​الرسومات وصفا تفصيليا لمكونات مخصصة التي تم تشكيله وتجميعها من أجل تمكين هذا القياس.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="719">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">ARES G2 Rheometer</td>
			<td style="width:151px;">TA Instruments</td>
			<td align="right" style="width:119px;">401000.501</td>
			<td style="width:167px;">Rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">ARES G2-DETA ACCY Kit</td>
			<td style="width:151px;">TA Instruments</td>
			<td align="right" style="width:119px;">402551.901</td>
			<td>BNC Connectors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Geometry ARES 25mm DETA</td>
			<td style="width:151px;">TA Instruments</td>
			<td align="right" style="width:119px;">402553.901</td>
			<td>Dielectric Geometry</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:283px;">ARES G2 Forced Convection Oven</td>
			<td style="width:151px;">TA Instruments</td>
			<td align="right" style="width:119px;">401892.901</td>
			<td>FCO</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Agilent E4980A LCR Meter</td>
			<td style="width:151px;">TA Instruments</td>
			<td align="right" style="width:119px;">613.04946</td>
			<td>LCR Meter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">USB-6001</td>
			<td style="width:151px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;">NI USB-6001</td>
			<td>Data Acquisiton Card</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Vulcan XC72R</td>
			<td style="width:151px;">Cabot</td>
			<td style="width:119px;">Vulcan XC72R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Propylene Carbonate</td>
			<td style="width:151px;">Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">310328</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">LabVIEW&#160; System Design Software</td>
			<td style="width:151px;">National Instruments</td>
			<td>776671-35</td>
			<td>Control Software&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dielectric rheosans &#8212; simultaneous interrogation of impedance, rheology and small angle neutron scattering of complex fluids

ويرد الإجراء لتشغيل أداة RheoSANS عازلة جديد قادر على الاستجواب في وقت واحد من الخواص الكهربائية والميكانيكية والمجهرية من السوائل معقدة. يتكون صك هندسة Couette الواردة في الفرن الحراري القسري المعدلة التي شنت على مقياس غلفاني التجاري. متاح للاستخدام على زاوية صغيرة تشتت النيوترونات (SANS) beamlines في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا مركز (NIST) لأبحاث النيوترون (NCNR) هذا الصك. هندسة Couette هي تشكيله أن تكون شفافة للنيوترونات، وتوفر لقياس الخواص الكهربائية والخصائص المجهرية من عينة محصورة بين اسطوانات التيتانيوم في حين تخضع العينة تشوه التعسفي. يتم تمكين تزامن هذه القياسات من خلال استخدام برنامج للتخصيص التي تراقب وتسيطر على تنفيذ البروتوكولات التجريبية محددة سلفا. وصف هنا هو بروتوكول لإجراء مسح التجربة تدفق حيث يبلغ معدل القص وصعدت لوغاريتمي من قيمة الحد الأقصى لقيمة الحد الأدنى عقد في كل خطوة لفترة محددة من الزمن في حين تتم تردد قياسات عازلة التابعة. وتظهر نتائج تمثيلية من عينة تتكون من مادة هلامية تتألف من المجاميع أسود الكربون مشتتة في كربونات البروبيلين. كما يخضع هلام القص المستمر، وشبكة أسود الكربون هو مشوه ميكانيكيا، والذي يسبب انخفاضا الأولي في التوصيل المرتبطة كسر السندات التي تتألف منها شبكة أسود الكربون. ومع ذلك، في ارتفاع معدلات القص، والتوصيل يسترد المرتبطة مع بداية سماكة القص. وعموما، فإن هذه النتائج تثبت فائدة قياس وقت واحد من خصائص rheo الكهربائية-المجهرية من هذه المعلقات باستخدام RheoSANS الهندسة عازلة.

وتظهر نتائج ممثلة من تجربة RheoSANS عازلة في الشكل 5 و 6. وتؤخذ هذه البيانات على تعليق من الكربون الأسود موصل في كربونات البروبيلين. هذه المجاميع تلبد بسبب تفاعلات جاذبية في منخفضة نسبيا شحنات المواد الصلبة تشكيل المواد الهلامية التي ي...

Watch this Scientific Journal Video about Dielectric RheoSANS â€” Simultaneous Interrogation of Impedance, Rheology and Small Angle Neutron Scattering of Complex Fluids at JoVE.com

Dielectric RheoSANS &#8212; Simultaneous Interrogation of Impedance, Rheology and Small Angle Neutron Scattering of Complex Fluids

هنا، نقدم إجراء لقياس مقاومة في وقت واحد، الريولوجيا وتشتت النيوترونات من مواد لينة المسألة تحت تدفق القص.

RheoSANS عازل - الاستجواب في وقت واحد من الممانعة، دراسة الخواص الانسيابية والصغيرة زاوية تشتت النيوترونات من السوائل مجمع

A procedure for the operation of a new dielectric RheoSANS instrument capable of simultaneous interrogation of the electrical, mechanical and ...

The overall goal of this procedure is to measure the simultaneous impedance, rheology and neutron scattering from a conductive carbon black suspension as it undergoes deformation in response to an applied shear field. This method can help answer key questions in the soft matter and applied materials fields about the intrinsic link between material microstructure and macroscopic properties such as conductivity and rheology. The main advantage of this technique is that the measurements are performed simultaneously, allowing the entire time evolution of mechanical, structural and electrical response to be reconstructed and compared.The implications of this technique extend to the development of advanced conductive materials for electrochemical and optoelectronic applications. Visual demonstration of this method is critical owing to the complex nature of the experimental protocol. NIST professionals will assist in some key aspects of the experiment.Before beginning the procedure, ensure that the neutron beam and the rheometer are both off, the transducer is locked and the motor bearing lock is installed. Clean the dielectric cup and bob assemblies with a detergent solution. Thoroughly rinse the assemblies with deionized water and allow the assembles to air dry.Unlock the transducer and remove the motor bearing lock. Then, turn on the rheometer and start the control software. Mount the dielectric geometry and bob assembly on the lower and upper tool mounts of the rheometer respectively.Use a three milometer allen key to loosen the dielectric geometry set screws. Mount the cup assembly on the dielectric geometry. Then, in the rheometer control software, zero the gap and apply 10 newtons of normal force.Under this axial compression, tighten the set screws to secure the cup assembly to the geometry. Then, set the gap to the measurement gap width. Close the oven door and verify that the oven fully encloses the dielectric cell assembly.With sufficient vertical clearance above and below the geometry to allow a full revolution without contacting the oven walls. Open the oven and remove the dielectric assemblies. Thread the geometry shaft through the slip ring and join the dielectric cup and slip ring connectors.While holding the slip ring, concentric with the shaft above the flange, secure the slip ring adapters on top of the flange. Gently slide the slip ring down to fit over the adapters. Next, mount the rheometer alignment tool on the lower tool head.Install the truncated snout and set the sample aperture to one millimeter by eight millimeters. In the rheometer control software, set the geometry displacement angle to 0.49 radians. Then in the SANS control software, verify that all neutron guides have been removed.Open the oven door to view the beam alignment laser. Use the SANS software to adjust the height and angle of the sample stage until the laser beam is directed along the oven center line and though the sample aperture without intersecting the aperture walls. After rheometer alignment, remove the alignment tool and perform a series of SANS measurements to calibrate the instrument.Then, use the rheometer LCD screen, to set the gap to 100 millimeters. Mount the dielectric cell with the bob assembly on the upper tool head and the cup geometry and slip ring assembly on the lower tool head. Use the instrument software to zero the gap.Next, mount the carbon brush assembly on the brush adapter. Line up the carbon brushes with the grooves on the slip ring and then secure the adapter to the rheometer with screws. Connect the carbon brush assembly to the top bus bar and the dielectric bob assembly to the bottom bus bar.Check the connections of the shielded BNC cables to the bus bars and the LCR meter. Connect the SANS and Trigger BNC cables to the DAQ card. Connect the rheometer to the DAQ card.Verify that the LCR meter and the rheometer are successfully communicating with the computer. Before loading the sample, verify that the gap is set to 100 millimeters. Then, load four millimeters of a carbon black dispersion in propylene carbonate into the dielectric cup assembly, minimizing the amount of sample left on the cup wall.Lower the geometry to 40 millimeter. Then in the rheometer control software, set the motor velocity to one radian per second. Lower the dielectric bob assembly to achieve a gap width of 0.1 millimeters and then set the motor velocity to zero radians per second.Check that the sample levels has reached the Couette wall but is not over filled. Fill the inner dielectric bob assembly with the chosen solvent for the experiment. Place the solvent trap on the rim of the dielectric cup assembly.Next, configure the virtual instrument file for the desired experimental conditions. Set the appropriate run times and procedures for the SANS instrument and the rheometer. Click parameters set to execute the experiment.A conductive carbon black suspension was evaluated by RheoSANS. Rheology, dielectric data and neutron scattering were measured continuously as the shear rate decreased logarithmically in steps, holding at each step for a specific time interval. The steady state, rheological dielectric and SANS data were processed and analyzed at each shear rate step.A period of decreasing conductivity and effective volume fraction with increasing shear rate was attributed to yielding of the microscopic gel. A subsequent period of increasing conductivity and decreasing effective volume fraction with increasing shear rate was attributed to shear thickening caused by hydrodynamic forces drawing aggregated particles together. Micro structural transitions at higher shear rates were represented with two dimensional plots.Dielectric RheoSANS provides a flexible platform capable of the interrogation of nonequilibrium behavior of soft matter systems. Using a wide variety of potential experimental protocols, this instrument is available for broad use by the scientific community at the NCNR.

Research

JoVE Journal

Engineering

Angle-resolved Photoemission Spectroscopy At Ultra-low Temperatures

زاوية التحليل الطيفي إصدار ضوئي في حل درجات الحرارة المنخفضة جدا

The physical properties of a material are defined by its  electronic structure. Electrons in solids are characterized by energy (&omega;)  and momentum ...

Measuring Material Microstructure Under Flow Using 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering

قياس المواد المجهرية تحت التدفق باستخدام الطائرة 1-2 التدفق الصغيرة زاوية تشتت النيوترونات

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is ...

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

باستخدام النيوترون سبين صدى حل انتشار الرعي للتحقيق في مواد الخلايا الشمسية العضوية

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

عملية تصنيع عازل المرنة الأجهزة التنفيذية القائمة على السيليكون

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

فخ تحميل البصري للعازل المجهرية الدقيقة في الهواء

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

المسح الضوئي لانتثار الضوء المنشئ (سلبس) المنهجية لتقييم كميا إلى الأمام والخلف نثر الضوء من العدسات داخل العين

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

Demonstration of Equal-Intensity Beam Generation by Dielectric Metasurfaces

عرض على توليد شعاع متساوي الكثافة بواسطة الأسطح الانسيابية

The fabrication and characterization protocol for a metasurface beam splitter, enabling equal-intensity beam generation, is demonstrated. Hydrogenated ...

Scattering And Absorption of Light in Planetary Regoliths

تشتت وامتصاص الضوء في Regoliths الكواكب

Theoretical, numerical, and experimental methods are presented for multiple scattering of light in macroscopic discrete random media of densely-packed ...

Spectral and Angle-Resolved Magneto-Optical Characterization of Photonic Nanostructures

الطيفية وزاوية حل مغناطيسي-البصرية توصيف النانو الضوئية

Photonic crystals are periodic nanostructures that can support a variety of confined electromagnetic modes. Such confined modes are usually accompanied by ...

Application of a Coupling Agent to Improve the Dielectric Properties of Polymer-Based Nanocomposites

تطبيق عامل اقتران لتحسين خصائص عازلة من نانوكومبوسس القائم على البوليمر

In this work, an easy, low-cost, and widely applicable method was developed to improve the compatibility between the ceramic fillers and the polymer ...