Binarna koloidna mešanica lahko obstaja v do šestih fazah hkrati, glede na novo teoretično delo raziskovalcev na Nizozemskem in v Franciji. Rezultat, pridobljen z uporabo preprostega algebraičnega modela, ima aplikacije za napovedovanje fazne stabilnosti običajnih koloidnih materialov, kot sta barva in majoneza.
Do nedavnega so znanstveniki menili, da lahko koloidno-polimerne mešanice obstajajo samo v treh sočasnih fazah – podobno kot dobro znana »trojna točka«, v kateri je voda plin, tekočina in trdna snov. Leta 2020 pa so članice te iste nizozemsko-francoske skupine, ki jo vodi Remco Tuinier in Joeri Opdam iz Tehnološka univerza Eindhoven, je pokazalo, da lahko takšne mešanice dejansko obstajajo v petih različnih fazah naenkrat. To rezultat je nasprotoval 150 let staremu pravilu Gibbsove faze, raziskovalci pa so ga pridobili s simulacijo obnašanja koloidne mešanice z dvema komponentama – palicami in polimeri – razpršenimi v topilu v ozadju.
V svojih izračunih so predstavljali palice kot trde "sferocilindre", polimere pa kot krogle, ki se med seboj prosto prekrivajo. Ugotovili so, da se v tem sistemu pod določenimi pogoji pojavi "petna točka", v kateri so možne faze izotropna plinska faza z neporavnanimi palicami na vrhu; nematska tekočekristalna faza s palicami, usmerjenimi v približno isto smer; smektična tekoče kristalna faza s palicami, ki ležijo v različnih plasteh; in dve trdni fazi z »navadnimi« kristali na dnu.
Širok nabor možnih soobstoječih večfaz
Ista ekipa je zdaj razvila splošen način za napovedovanje faznih diagramov za kompleksne mešanice, ki vsebujejo dve vrsti trdih delcev. To so storili z uporabo razširitve svoje prejšnje tehnike, ki ne upošteva le binarnih mešanic palic in polimerov, temveč tudi binarne mešanice na primer palic in ploščic (diskih) ali mešanic kroglic in palic. Ekipa je upoštevala tudi orientacijo in položaje vsake komponente v mešanici.
Kot prej so Tuinier, Opdam in sodelavci našli širok spekter možnih soobstoječih večfaz, vključno z dvema peterofaznimi območji soobstoja za mešanice palice/krogle in celo območjem soobstoja šestkratne faze za mešanice palice/plošče.
To obilje faz je možno zaradi oblike delcev (zlasti njihove dolžine in premera), pravijo. Poleg znanih spremenljivk temperature in tlaka obstajajo še trije dodatni parametri: za oba delca dolžina glede na njegov premer; in premer ene vrste delcev glede na premer drugih delcev v raztopini. Zahvaljujoč tem trem parametrom so lahko možne tri dodatne soobstoječe faze glede na napovedi Gibbsovega faznega pravila.
Aplikacije v proizvodnji
Tuinier ugotavlja, da je sposobnost napovedovanja faznih diagramov pomembna na več področjih znanosti in tehnike, kjer pomaga vedeti, kdaj bodo sistemi stabilni, ali pride do razmešanja in kakšna fazna stanja se pričakujejo. Po mnenju raziskovalcev, ki svoje delo poročajo v J. Phys. Chem. Lett., bi ugotovitve lahko pomagale izboljšati naše razumevanje faznih prehodov v takšnih sistemih in natančneje napovedati, kdaj se bodo zgodili - znanje, ki bi lahko bilo koristno pri proizvodnji kompleksnih koloidnih mešanic, kot sta majoneza ali barva.
Material s petimi točkami nasprotuje 150-letnim pravilom termodinamike
"Želeli smo bolje napovedati fazno stabilnost takih sistemov, " pravi Tuinier Svet fizike. "Medtem ko se naše novo delo še vedno osredotoča na disperzijo trdih delcev različnih oblik, upamo, da bomo to delo razširili tako, da bo vključevalo tudi materiale, kot so polimeri za praktično uporabo."
Dodaja, da lahko mešanje koloidov z različnimi velikostmi in oblikami ter uporaba faznih prehodov utira pot ustvarjanju novih materialov z optičnimi ali mehanskimi lastnostmi po meri za aplikacije, kot so hitro preklapljajoče se optične naprave ali biomimetične mišice. Tudi tekoči kristali v zaslonih, fotovoltaiki in materiali za shranjevanje energije bi lahko koristili, prav tako nove vrste baterij in gorivnih celic.
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- vir: https://physicsworld.com/a/colloidal-mixture-exists-in-up-to-six-phases-at-once/
- 2020
- a
- Sposobna
- nad
- Po
- Račun
- Poleg tega
- Dodatne
- Dodaja
- napredovanje
- in
- aplikacije
- območja
- ozadje
- baterije
- ker
- pred
- počutje
- koristi
- Boljše
- Bottom
- Celice
- sodelavci
- kako
- Skupno
- kompleksna
- komponenta
- deli
- izračuni
- Pogoji
- šteje
- bi
- Ustvarjanje
- Crystal
- razvili
- naprave
- diagrami
- DID
- drugačen
- smer
- razpršen
- prikazovalniki
- vsak
- energija
- Inženiring
- Equilibrium
- Tudi
- Primer
- obstaja
- Pričakuje
- razširiti
- razširitev
- Plavaj
- Osredotoča
- gozd
- obrazec
- je pokazala,
- Francija
- gorivo
- gorivne celice
- GAS
- splošno
- skupina
- Trdi
- pomoč
- Pomaga
- upam,
- Vendar
- HTTPS
- slika
- Pomembno
- in
- vključujejo
- Vključno
- Podatki
- vprašanje
- IT
- Vedite
- znanje
- znano
- plasti
- Led
- dolžina
- Tekočina
- proizvodnja
- Material
- materiali
- max širine
- mehanska
- člani
- Mešanje
- mešanico
- Model
- več
- Nizozemska
- Novo
- Opombe
- roman
- pridobljeni
- ONE
- Ostalo
- parametri
- zlasti
- faza
- platon
- Platonova podatkovna inteligenca
- PlatoData
- Točka
- polimeri
- pozicije
- mogoče
- Praktično
- Ravno
- napovedati
- napovedovanje
- Napovedi
- tlak
- prejšnja
- Lastnosti
- območje
- Pred kratkim
- okolica
- regije
- Razmerje
- poročilo
- zastopan
- raziskovalci
- povzroči
- grobo
- Pravilo
- Enako
- Znanost
- Znanstveniki
- več
- Oblikujte
- Oblike
- Podoben
- Enostavno
- SIX
- velikosti
- trdna
- Rešitev
- specifična
- Stabilnost
- stabilna
- Države
- Še vedno
- shranjevanje
- taka
- sistem
- sistemi
- meni
- skupina
- pove
- O
- Nizozemska
- njihove
- Teoretični
- mislil
- 3
- thumbnail
- čas
- do
- tudi
- vrh
- proti
- prehodi
- Res
- Vrste
- pod
- razumevanje
- univerza
- hotel
- Voda
- dobro znana
- Kaj
- ali
- ki
- WHO
- široka
- Širok spekter
- bo
- delo
- zefirnet