Według nowych prac teoretycznych przeprowadzonych przez naukowców z Holandii i Francji, dwuskładnikowa mieszanina koloidalna może istnieć jednocześnie w maksymalnie sześciu fazach. Wynik, uzyskany za pomocą prostego modelu algebraicznego, ma zastosowanie do przewidywania stabilności fazowej popularnych materiałów koloidalnych, takich jak farba i majonez.
Do niedawna naukowcy uważali, że mieszaniny polimerów koloidalnych mogą istnieć tylko w trzech równoczesnych fazach – podobnie jak dobrze znany „punkt potrójny”, w którym woda jest gazem, cieczą i ciałem stałym. Jednak w 2020 roku członkowie tej samej grupy holendersko-francuskiej, kierowanej przez Remco Tuiniera i Joeri Opdam z Politechnika Eindhoven, wykazały, że takie mieszaniny mogą w rzeczywistości istnieć w pięciu różnych fazach natychmiast. Ten wynik przeciwstawił się 150-letniej zasadzie fazy Gibbsa, a naukowcy uzyskali to, symulując zachowanie mieszaniny koloidalnej z dwoma składnikami – pręcikami i polimerami – rozproszonymi w rozpuszczalniku tła.
W swoich obliczeniach reprezentowali pręty jako twarde „sferocylindry”, a polimery jako sfery, które swobodnie zachodzą na siebie. Odkryli, że w tym układzie, w określonych warunkach, pojawia się „punkt pięciokrotny”, w którym możliwymi fazami są izotropowa faza gazowa z niewyrównanymi prętami u góry; nematyczna faza ciekłokrystaliczna z prętami skierowanymi mniej więcej w tym samym kierunku; smektyczna faza ciekłokrystaliczna z pręcikami leżącymi w różnych warstwach; oraz dwie fazy stałe ze „zwykłymi” kryształami na dnie.
Szeroka gama możliwych współistniejących wielofaz
Ten sam zespół opracował teraz ogólny sposób przewidywania diagramów fazowych dla złożonych mieszanin zawierających dwa rodzaje cząstek twardych. Zrobili to, korzystając z rozszerzenia swojej poprzedniej techniki, która uwzględnia nie tylko binarne mieszaniny pręcików i polimerów, ale także binarne mieszaniny np. pręcików i płytek (dysków) lub mieszaniny kulek i pręcików. Zespół wziął również pod uwagę orientację i położenie każdego składnika w mieszaninie.
Tak jak poprzednio, Tuinier, Opdam i współpracownicy odkryli szeroki zakres możliwych współistniejących wielofaz, w tym dwa pięciokrotne regiony współistnienia faz dla mieszanin pręt / kula, a nawet sześciokrotny region współistnienia faz dla mieszanin pręt / płyta.
Mówią, że ta obfitość faz jest możliwa dzięki kształtowi cząstek (zwłaszcza ich długości i średnicy). Oprócz znanych zmiennych temperatury i ciśnienia istnieją trzy dodatkowe parametry: dla obu cząstek długość w stosunku do jej średnicy; oraz średnicę jednego rodzaju cząstek w stosunku do średnicy innych cząstek w roztworze. Dzięki tym trzem parametrom możliwe są trzy dodatkowe współistniejące fazy w odniesieniu do przewidywań reguły fazowej Gibbsa.
Zastosowania w produkcji
Tuinier zauważa, że umiejętność przewidywania diagramów fazowych jest ważna w kilku obszarach nauki i inżynierii, gdzie pomaga wiedzieć, kiedy systemy będą stabilne, czy nastąpi odmieszanie i jakiego rodzaju stany fazowe mają się uformować. Według naukowców, którzy relacjonują swoją pracę w J. fizyka chemia Łotysz., odkrycia mogą pomóc w lepszym zrozumieniu przejść fazowych w takich układach i dokładniej przewidywać, kiedy one nastąpią – wiedza, która może być przydatna przy wytwarzaniu złożonych mieszanin koloidalnych, takich jak majonez lub farba.
Materiał „pięciopunktowy” jest sprzeczny z 150-letnią zasadą termodynamiki
„Chcieliśmy lepiej przewidzieć stabilność fazową takich układów” — mówi Tuinier Świat Fizyki. „Chociaż nasza nowa praca nadal koncentruje się na dyspersji cząstek twardych o różnych kształtach, mamy nadzieję rozszerzyć tę pracę o materiały takie jak polimery do zastosowań praktycznych”.
Dodaje, że mieszanie koloidów o różnych rozmiarach i kształtach oraz wykorzystywanie przejść fazowych może utorować drogę do tworzenia nowych materiałów o dostosowanych właściwościach optycznych lub mechanicznych do zastosowań takich jak szybko przełączające się urządzenia optyczne lub mięśnie biomimetyczne. Ciekłe kryształy w wyświetlaczach, materiały fotowoltaiczne i do magazynowania energii również mogą odnieść korzyści, podobnie jak nowe rodzaje baterii i ogniw paliwowych.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://physicsworld.com/a/colloidal-mixture-exists-in-up-to-six-phases-at-once/
- 2020
- a
- Zdolny
- powyżej
- Stosownie
- Konto
- dodatek
- Dodatkowy
- Dodaje
- awansować
- i
- aplikacje
- obszary
- tło
- baterie
- bo
- zanim
- jest
- korzyści
- Ulepsz Swój
- Dolny
- Komórki
- koledzy
- jak
- wspólny
- kompleks
- składnik
- składniki
- obliczenia
- Warunki
- za
- mógłby
- Tworzenie
- Kryształ
- rozwinięty
- urządzenia
- schematy
- ZROBIŁ
- różne
- kierunek
- rozproszone
- wyświetlacze
- każdy
- energia
- Inżynieria
- Równowaga
- Parzyste
- przykład
- istnieje
- spodziewany
- rozciągać się
- rozbudowa
- pływak
- koncentruje
- las
- Nasz formularz
- znaleziono
- Francja
- Paliwo
- ogniwa paliwowe
- GAS
- Ogólne
- Zarządzanie
- Ciężko
- pomoc
- pomaga
- nadzieję
- Jednak
- HTTPS
- obraz
- ważny
- in
- zawierać
- Włącznie z
- Informacja
- problem
- IT
- Wiedzieć
- wiedza
- znany
- nioski
- Doprowadziło
- Długość
- Ciecz
- produkcja
- materiał
- materiały
- Maksymalna szerokość
- mechaniczny
- Użytkownicy
- Mieszanie
- mieszanina
- model
- jeszcze
- Holandia
- Nowości
- Uwagi
- powieść
- uzyskane
- ONE
- Inne
- parametry
- szczególnie
- faza
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- punkt
- polimery
- Pozycje
- możliwy
- Praktyczny
- precyzyjnie
- przewidzieć
- przewidywanie
- Przewidywania
- nacisk
- poprzedni
- niska zabudowa
- zasięg
- niedawno
- region
- regiony
- relacja
- raport
- reprezentowane
- Badacze
- dalsze
- w przybliżeniu
- Zasada
- taki sam
- nauka
- Naukowcy
- kilka
- Shape
- kształty
- podobny
- Prosty
- SIX
- rozmiary
- solidny
- rozwiązanie
- specyficzny
- Stabilność
- stabilny
- Zjednoczone
- Nadal
- przechowywanie
- taki
- system
- systemy
- trwa
- zespół
- mówi
- Połączenia
- Holandia
- ich
- teoretyczny
- myśl
- trzy
- miniatur
- czas
- do
- także
- Top
- w kierunku
- przejścia
- prawdziwy
- typy
- dla
- zrozumienie
- uniwersytet
- poszukiwany
- Woda
- znane
- Co
- czy
- który
- KIM
- szeroki
- Szeroki zasięg
- będzie
- Praca
- zefirnet