Dynamická heterogenita - Dynamical heterogeneity


Dynamická heterogenita popisuje chování materiálů tvořících sklo, když prochází fázovým přechodem z kapalného stavu do sklovitého stavu. V dynamické heterogenitě vykazuje dynamika chlazení do skelného stavu variace v materiálu.

Polymery

Polymer vlastnosti zahrnují viskoelasticity a mohou být syntetické nebo přírodní. Když se polymerní kapalina ochladí pod teplotu tuhnutí bez krystalizace, stává se podchlazeno kapalný. Když se podchlazená kapalina dále ochladí, stane se z ní sklenka.[1]

The teplota při kterém se polymer rychle ochladí na sklo, se nazývá skleněný přechod teplota TG. Při této teplotě viskozita dosahuje až 1013 v závislosti na rychlosti ochlazování.

Fázové přechody

Je možné pro a fázový přechod z polymeru do skelného stavu. Přechody polymerního skla mají mnoho determinantů včetně čas na odpočinek, viskozita a velikost klece. Při nízkých teplotách dynamika stávají se velmi pomalými (pomalými) a doba relaxace se zvyšuje z pikosekund na sekundy, minuty nebo více. Při vysokých teplotách má korelační funkce a balistický režim pro velmi krátké časy (když částice neinteragují) a a mikroskopický režim. V mikroskopickém režimu korelační funkce exponenciálně se rozpadají při vysokých teplotách. Při nízkých teplotách mají korelační funkce přechodný režim, ve kterém částice mají pomalou i rychlou relaxaci. Pomalá relaxace je známkou klecí ve skelném systému. Ve skleněném stavu není hustota homogenní, tj. Částice jsou lokalizovány v různých distribucích hustoty v prostoru. To znamená, že v systému jsou kolísání hustoty. Dynamika částic je velmi pomalá, protože teplota je přímo úměrná kinetice energie což způsobuje vzájemné zachycení částic v místních oblastech. Částice dělají chrastivý pohyb uvnitř těchto klecí a navzájem spolupracují. Tyto oblasti ve sklovitém polymeru se nazývají klece. V přechodném režimu má každá částice svou vlastní a odlišnou relaxační dobu.[2]

Dynamika se ve všech těchto případech liší, takže v malém měřítku existuje v systému velké množství klecí vzhledem k velikosti celého systému. Toto je známé jako dynamická heterogenita ve skelném stavu systému. A měření dynamické heterogenity lze provést výpočtem korelační funkce jako negaussovský parametr, čtyři body korelační funkce (Dynamic Susceptibility) a tři čas korelační funkce.[3]

Reference

  1. ^ Rubinstein, Michael; Colby, Ralph H. (2003). Fyzika polymerů. New York: Oxford University Press. ISBN  978-0-19-852059-7.
  2. ^ Binder, Kurt; Kob, Walter (2005). Skelné materiály a neuspořádané pevné látky: Úvod do jejich statistické mechaniky. Singapur: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. ISBN  981-256-510-8.
  3. ^ Kob, Walter (1999). "Počítačové simulace podchlazených kapalin a sklenic". 11. Journal of Physics: Condensed Matter: R85. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)

Další čtení

  • Berthier, Ludovic; Biroli, Giulio; Bouchaud, J.P .; Cipelletti, Luca; Saarloos, Wim van (2011). Dynamické heterogenity v brýlích, koloidech a zrnitých médiích. New York: Oxford University Press. ISBN  978-0-19-969147-0.