Alankomaiden ja ranskalaisten tutkijoiden uuden teoreettisen työn mukaan binäärinen kolloidinen seos voi esiintyä jopa kuudessa faasissa samanaikaisesti. Yksinkertaisella algebrallisella mallilla saadulla tuloksella on sovelluksia tavallisten kolloidisten materiaalien, kuten maalin ja majoneesin, faasistabiilisuuden ennustamiseen.
Viime aikoihin asti tutkijat ajattelivat, että kolloidi-polymeeriseokset voivat olla olemassa vain kolmessa samanaikaisessa faasissa - samankaltaisesti kuin hyvin tunnetussa "kolmoispisteessä", jossa vesi on kaasua, nestettä ja kiinteää ainetta. Vuonna 2020 kuitenkin tämän saman Alankomaat-Ranskan ryhmän jäsenet, joita johtivat Remco Tuinier ja Joeri Opdam Eindhovenin teknillinen yliopisto, osoitti, että tällaiset seokset voisivat itse asiassa olemassa viidessä eri vaiheessa heti. Tämä tulos uhmaa 150 vuotta vanhaa Gibbsin vaihesääntöä, ja tutkijat saivat sen simuloimalla kolloidisen seoksen käyttäytymistä, jossa on kaksi komponenttia - sauvoja ja polymeerejä - dispergoituneena taustaliuottimeen.
Laskelmissaan he edustivat sauvoja kovina "pallosylintereinä" ja polymeerejä palloina, jotka menevät vapaasti päällekkäin toistensa kanssa. He havaitsivat, että tässä järjestelmässä tietyissä olosuhteissa ilmestyy "viisinkertainen piste", jossa mahdolliset faasit ovat isotrooppinen kaasufaasi, jonka yläosassa on kohdistamattomat sauvat; nemaattinen nestekidefaasi, jonka sauvat osoittavat suunnilleen samaan suuntaan; smektinen nestekidefaasi, jossa sauvat sijaitsevat eri kerroksissa; ja kaksi kiinteää faasia, joiden pohjassa on "tavallisia" kiteitä.
Laaja valikoima mahdollisia rinnakkain olemassa olevia monivaiheisia
Sama ryhmä on nyt kehittänyt yleisen tavan ennustaa faasikaavioita monimutkaisille seoksille, jotka sisältävät kahdenlaisia kovia hiukkasia. He tekivät tämän käyttämällä aiemman tekniikkansa laajennusta, joka ottaa huomioon sauvojen ja polymeerien binääriseokset, mutta myös esimerkiksi sauvojen ja verihiutaleiden (kiekkojen) binääriseokset tai pallojen ja sauvojen seokset. Ryhmä harkitsi myös kunkin komponentin suuntaa ja paikkaa seoksessa.
Kuten ennenkin, Tuinier, Opdam ja kollegat löysivät laajan valikoiman mahdollisia rinnakkaiseloa monivaiheisesti, mukaan lukien kaksi viisinkertaisen vaiheen rinnakkaiseloaluetta sauva/palloseoksille ja jopa kuusivaiheinen rinnakkaiseloalue sauva/levyseoksille.
Tämä faasien runsaus on mahdollista hiukkasten muodon (erityisesti niiden pituuden ja halkaisijan) vuoksi, he sanovat. Tunnettujen lämpötila- ja painemuuttujien lisäksi on kolme lisäparametria: molemmille hiukkasille pituus suhteessa sen halkaisijaan; ja yhden tyyppisen hiukkasen halkaisija suhteessa muiden liuoksessa olevien hiukkasten halkaisijaan. Näiden kolmen parametrin ansiosta kolme ylimääräistä rinnakkaiseloa voi olla mahdollista Gibbsin vaihesäännön ennusteiden suhteen.
Sovellukset valmistuksessa
Tuinier huomauttaa, että vaihekaavioiden ennustaminen on tärkeää useilla tieteen ja tekniikan aloilla, jolloin se auttaa tietämään, milloin järjestelmät ovat vakaita, tapahtuuko sekoittumista ja millaisia vaihetiloja odotetaan muodostuvan. Tutkijoiden mukaan, jotka raportoivat työstään J. Phys. Chem. Lett., havainnot voivat auttaa edistämään ymmärrystämme faasisiirtymistä tällaisissa järjestelmissä ja ennustamaan tarkemmin, milloin ne tapahtuvat – tieto, joka voi olla hyödyllistä valmistettaessa monimutkaisia kolloidisia seoksia, kuten majoneesia tai maalia.
"Quintuple point" -materiaali uhmaa 150 vuotta vanhaa termodynamiikan sääntöä
"Halusimme ennustaa paremmin tällaisten järjestelmien vaihevakauden", Tuinier kertoo Fysiikan maailma. "Vaikka uusi työmme keskittyy edelleen erimuotoisten kovien hiukkasten dispersioon, toivomme laajentavamme tätä työtä koskemaan myös materiaaleja, kuten polymeerejä käytännön sovelluksiin."
Hän lisää, että erikokoisten ja -muotoisten kolloidien sekoittaminen ja faasisiirtymien käyttäminen voi tasoittaa tietä uusien materiaalien luomiselle, joilla on räätälöidyt optiset tai mekaaniset ominaisuudet sellaisiin sovelluksiin, kuten nopeasti kytkeytyviin optisiin laitteisiin tai biomimeettiset lihakset. Nestekiteet näytöissä, aurinkosähkö- ja energian varastointimateriaaleissa voisivat myös hyötyä, samoin kuin uudenlaiset akut ja polttokennot.
- SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
- Lähde: https://physicsworld.com/a/colloidal-mixture-exists-in-up-to-six-phases-at-once/
- 2020
- a
- pystyy
- edellä
- Mukaan
- Tili
- Lisäksi
- lisä-
- Lisää
- edistää
- ja
- sovellukset
- alueet
- tausta
- akut
- koska
- ennen
- ovat
- hyödyttää
- Paremmin
- pohja
- Solut
- työtovereiden
- Tulla
- Yhteinen
- monimutkainen
- komponentti
- osat
- laskelmat
- olosuhteet
- harkittu
- voisi
- Luominen
- Kristalli
- kehitetty
- Laitteet
- kaaviot
- DID
- eri
- suunta
- dispergoituneena
- näytöt
- kukin
- energia
- Tekniikka
- Tasapaino
- Jopa
- esimerkki
- olemassa
- odotettu
- laajentaa
- laajentaminen
- kellua
- keskittyy
- metsä
- muoto
- löytyi
- Ranska
- polttoaine
- polttokennot
- GAS
- general
- Ryhmä
- Kova
- auttaa
- auttaa
- toivoa
- Kuitenkin
- HTTPS
- kuva
- tärkeä
- in
- sisältää
- Mukaan lukien
- tiedot
- kysymys
- IT
- Tietää
- tuntemus
- tunnettu
- kerrokset
- Led
- Pituus
- Neste
- valmistus
- materiaali
- tarvikkeet
- max-width
- mekaaninen
- Jäsenet
- Sekoitus
- seos
- malli
- lisää
- Alankomaat
- Uusi
- Huomautuksia
- romaani
- saatu
- ONE
- Muut
- parametrit
- erityisesti
- vaihe
- Platon
- Platonin tietotieto
- PlatonData
- Kohta
- polymeerit
- kantoja
- mahdollinen
- Käytännön
- tarkasti
- ennustaa
- ennustamiseen
- Ennusteet
- paine
- edellinen
- ominaisuudet
- alue
- äskettäin
- alue
- alueet
- suhde
- raportti
- edustettuina
- Tutkijat
- johtua
- karkeasti
- Sääntö
- sama
- tiede
- tutkijat
- useat
- Muoto
- muodot
- samankaltainen
- Yksinkertainen
- SIX
- koot
- vankka
- ratkaisu
- erityinen
- Pysyvyys
- vakaa
- Valtiot
- Yhä
- Levytila
- niin
- järjestelmä
- järjestelmät
- vie
- joukkue-
- kertoo
- -
- Alankomaat
- heidän
- teoreettinen
- ajatus
- kolmella
- thumbnail
- aika
- että
- liian
- ylin
- kohti
- siirtymät
- totta
- tyypit
- varten
- ymmärtäminen
- yliopisto
- halusi
- vesi
- tunnettu
- Mitä
- onko
- joka
- KUKA
- leveä
- Laaja valikoima
- tulee
- Referenssit
- zephyrnet