Hollandiában és Franciaországban kutatók új elméleti munkája szerint egy bináris kolloid keverék akár hat fázisban is létezhet egyszerre. Az egyszerű algebrai modell segítségével kapott eredménynek vannak alkalmazásai a közönséges kolloid anyagok, például a festék és a majonéz fázisstabilitásának előrejelzésére.
Egészen a közelmúltig a tudósok úgy gondolták, hogy a kolloid-polimer keverékek csak három egyidejű fázisban létezhetnek – hasonlóan a jól ismert „hármas ponthoz”, ahol a víz gáz, folyadék és szilárd halmazállapotú. 2020-ban azonban ugyanennek a holland–francia csoportnak a tagjai, élén Remco Tuinier és Joeri Opdam a Eindhoven Műszaki Egyetem, megmutatta, hogy az ilyen keverékek valójában öt különböző fázisban léteznek egyszerre. Ez az eredmény dacolt a 150 éves Gibbs-fázisszabálysal, és a kutatók egy kolloid keverék viselkedését szimulálták két komponenssel – rudak és polimerek – háttéroldószerben diszpergálva.
Számításaikban a rudakat kemény „gömbhengerekként”, a polimereket pedig egymással szabadon átfedő gömbökként ábrázolták. Megállapították, hogy ebben a rendszerben meghatározott feltételek mellett megjelenik egy „ötös pont”, amelyben a lehetséges fázisok egy izotróp gázfázis, a tetején nem igazodó rudak; nematikus folyadékkristályos fázis, amelynek rudai nagyjából ugyanabba az irányba mutatnak; smektikus folyadékkristályos fázis különböző rétegekben elhelyezkedő rudak; és két szilárd fázis, alul „közönséges” kristályokkal.
A lehetséges együttélő többfázisok széles skálája
Ugyanez a csapat most kidolgozott egy általános módszert a fázisdiagramok előrejelzésére kétféle kemény részecskét tartalmazó összetett keverékek esetében. Ezt korábbi technikájuk kiterjesztésével tették, amely nemcsak a rudak és polimerek bináris keverékeit veszi figyelembe, hanem például rudak és vérlemezkék (korongok) bináris keverékeit is, vagy gömbök és rudak keverékeit is. A csapat figyelembe vette az egyes összetevők tájolását és helyzetét is a keverékben.
A korábbiakhoz hasonlóan Tuinier, Opdam és munkatársai a lehetséges együttélő többfázisok széles skáláját találták, köztük két ötszörös fázisú együttélési régiót a rúd/gömb keverékekhez, és még egy hatszoros fázisú együttélési régiót is a rúd/lemez keverékekhez.
A fázisok ilyen sokasága a részecskék alakja (különösen a hosszuk és átmérőjük) miatt lehetséges – mondják. A hőmérséklet és nyomás ismert változói mellett három további paraméter is létezik: mindkét részecske esetében az átmérőjéhez viszonyított hossz; és az egyik típusú részecske átmérője az oldatban lévő többi részecske átmérőjéhez viszonyítva. Ennek a három paraméternek köszönhetően további három együttélő fázis lehetséges a Gibbs-féle fázisszabály előrejelzéseihez képest.
Alkalmazások a gyártásban
Tuinier megjegyzi, hogy a fázisdiagramok előrejelzése fontos a tudomány és a mérnöki tudomány számos területén, ahol segít tudni, hogy a rendszerek mikor lesznek stabilak, megtörténik-e a szétkeveredés, és milyen fázisállapotok várhatók. A munkájukról beszámoló kutatók szerint J. Phys. Chem. Lett.Az eredmények segíthetnek abban, hogy jobban megértsük az ilyen rendszerek fázisátalakulását, és pontosabban megjósolhassuk, mikor fognak bekövetkezni – ez a tudás hasznos lehet összetett kolloid keverékek, például majonéz vagy festék előállításánál.
Az „ötös pont” anyag dacol a 150 éves termodinamikai szabálysal
"Szerettük volna jobban megjósolni az ilyen rendszerek fázisstabilitását" - mondja Tuinier Fizika Világa. "Bár új munkánk továbbra is a különböző formájú kemény részecskék diszperziójára összpontosít, reméljük, hogy ezt a munkát kiterjesztjük olyan anyagokra is, mint a gyakorlati alkalmazásokhoz szükséges polimerek."
Hozzáteszi, hogy a különböző méretű és formájú kolloidok keverése, valamint a fázisátalakulások alkalmazása utat nyithat olyan új anyagok létrehozása felé, amelyek egyedi optikai vagy mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek olyan alkalmazásokhoz, mint a gyorsan kapcsolható optikai eszközök vagy biomimetikus izmok. A kijelzőkben lévő folyadékkristályok, a fotovoltaikus és az energiatároló anyagok szintén hasznosak lehetnek, csakúgy, mint az új típusú akkumulátorok és üzemanyagcellák.
- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://physicsworld.com/a/colloidal-mixture-exists-in-up-to-six-phases-at-once/
- 2020
- a
- Képes
- felett
- Szerint
- Fiók
- mellett
- További
- Hozzáteszi
- előre
- és a
- alkalmazások
- területek
- háttér
- akkumulátorok
- mert
- előtt
- hogy
- haszon
- Jobb
- Alsó
- Cellák
- munkatársai
- hogyan
- Közös
- bonyolult
- összetevő
- alkatrészek
- számítások
- Körülmények
- figyelembe vett
- tudott
- létrehozása
- Kristály
- fejlett
- Eszközök
- diagramok
- DID
- különböző
- irány
- szétszórt
- kijelzők
- minden
- energia
- Mérnöki
- Egyensúlyi
- Még
- példa
- létezik
- várható
- terjed
- kiterjesztés
- Úszó
- koncentrál
- erdő
- forma
- talált
- Franciaország
- Üzemanyag
- üzemanyagcellák
- GAS
- általános
- Csoport
- Kemény
- segít
- segít
- remény
- azonban
- HTTPS
- kép
- fontos
- in
- tartalmaz
- Beleértve
- információ
- kérdés
- IT
- Ismer
- tudás
- ismert
- tojók
- Led
- Hossz
- Folyadék
- gyártási
- anyag
- anyagok
- max-width
- mechanikai
- Partnerek
- Keverés
- keverék
- modell
- több
- Hollandia
- Új
- Megjegyzések
- regény
- kapott
- ONE
- Más
- paraméterek
- különösen
- fázis
- Plató
- Platón adatintelligencia
- PlatoData
- pont
- polimerek
- pozíciók
- lehetséges
- Gyakorlati
- pontosan
- előre
- előrejelzésére
- Tippek
- nyomás
- előző
- ingatlanait
- hatótávolság
- nemrég
- vidék
- régiók
- kapcsolat
- jelentést
- képviselők
- kutatók
- eredményez
- nagyjából
- Szabály
- azonos
- Tudomány
- tudósok
- számos
- Alak
- formák
- hasonló
- Egyszerű
- SIX
- méretek
- szilárd
- megoldások
- különleges
- Stabilitás
- stabil
- Államok
- Még mindig
- tárolás
- ilyen
- rendszer
- Systems
- tart
- csapat
- megmondja
- A
- Hollandia
- azok
- elméleti
- gondoltam
- három
- miniatűr
- idő
- nak nek
- is
- felső
- felé
- átmenetek
- igaz
- típusok
- alatt
- megértés
- egyetemi
- kívánatos
- Víz
- jól ismert
- Mit
- vajon
- ami
- WHO
- széles
- Széleskörű
- lesz
- Munka
- zephyrnet