Згідно з новою теоретичною роботою дослідників з Нідерландів і Франції, бінарна колоїдна суміш може існувати в шести фазах одночасно. Результат, отриманий за допомогою простої алгебраїчної моделі, має застосування для прогнозування фазової стабільності звичайних колоїдних матеріалів, таких як фарба та майонез.
Донедавна вчені вважали, що колоїдно-полімерні суміші можуть існувати лише в трьох одночасних фазах – подібно до добре відомої «потрійної точки», в якій вода є газом, рідиною та твердою речовиною. Однак у 2020 році члени цієї самої нідерландсько-французької групи на чолі з Ремко Туіньє і Йорі Опдам з Технологічний університет Ейндховена, показали, що такі суміші можуть, насправді, існує в п'яти різних фазах якось. Це результат суперечив 150-річному правилу фази Гіббса, і дослідники отримали це шляхом моделювання поведінки колоїдної суміші з двома компонентами – стрижнями та полімерами – диспергованими у фоновому розчиннику.
У своїх розрахунках вони представили стрижні у вигляді твердих «сфероциліндрів», а полімери у вигляді сфер, які вільно перекриваються один одним. Вони виявили, що в цій системі за певних умов з’являється «п’ятіркова точка», в якій можливими фазами є ізотропна газова фаза з невирівняними стрижнями у верхній частині; нематична рідкокристалічна фаза зі стрижнями, спрямованими приблизно в одному напрямку; смектична рідкокристалічна фаза зі стрижнями, що лежать у різних шарах; і дві тверді фази зі «звичайними» кристалами на дні.
Широкий діапазон можливих співіснуючих мультифаз
Та ж команда зараз розробила загальний спосіб прогнозування фазових діаграм для складних сумішей, що містять два типи твердих частинок. Вони зробили це, використовуючи розширення своєї попередньої техніки, яка враховує не лише бінарні суміші стрижнів і полімерів, але також бінарні суміші, наприклад, стрижнів і пластинок (дисків), або суміші сфер і стрижнів. Команда також розглянула орієнтацію та положення кожного компонента в суміші.
Як і раніше, Тюньє, Опдам та їх колеги знайшли широкий діапазон можливих співіснуючих багатофазних фаз, включаючи дві п’ятифазні області співіснування для сумішей стрижень/сфера і навіть шістьма фазові області співіснування для сумішей стрижень/пластинка.
Вони кажуть, що така велика кількість фаз можлива через форму частинок (зокрема, їх довжину та діаметр). Крім відомих змінних температури і тиску, є три додаткові параметри: для обох частинок довжина по відношенню до її діаметра; і діаметр одного типу частинок по відношенню до діаметру інших частинок у розчині. Завдяки цим трьом параметрам можуть бути можливі три додаткові співіснуючі фази щодо прогнозів фазового правила Гіббса.
Застосування у виробництві
Тюньє зазначає, що здатність передбачати фазові діаграми важлива в кількох галузях науки та техніки, де це допомагає знати, коли системи будуть стабільними, чи відбувається розлучення та які типи фазових станів очікуються. За словами дослідників, які звітують про свою роботу в J. фіз. Chem. Lett.Отримані результати можуть допомогти покращити наше розуміння фазових переходів у таких системах і точніше передбачити, коли вони відбудуться – знання, які можуть стати в нагоді при виробництві складних колоїдних сумішей, таких як майонез або фарба.
«П’ятиточковий» матеріал суперечить 150-річним правилам термодинаміки
«Ми хотіли краще передбачити фазову стабільність таких систем», — розповідає Туіньє Світ фізики. «Хоча наша нова робота все ще зосереджена на дисперсії твердих частинок різної форми, ми сподіваємося розширити цю роботу, щоб також включити такі матеріали, як полімери для практичного застосування».
Він додає, що змішування колоїдів різного розміру та форми та використання фазових переходів може прокласти шлях до створення нових матеріалів із спеціальними оптичними чи механічними властивостями для таких застосувань, як швидкоперемикаючі оптичні пристрої або біоміметичні м'язи. Рідкі кристали в дисплеях, фотоелектричні та накопичувальні матеріали також можуть отримати вигоду, як і нові типи батарей і паливних елементів.
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
- джерело: https://physicsworld.com/a/colloidal-mixture-exists-in-up-to-six-phases-at-once/
- 2020
- a
- Здатний
- вище
- За
- рахунки
- доповнення
- Додатковий
- Додає
- просування
- та
- застосування
- області
- фон
- батареї
- оскільки
- перед тим
- буття
- користь
- Краще
- дно
- Клітини
- колеги
- Приходити
- загальний
- комплекс
- компонент
- Компоненти
- обчислення
- Умови
- вважається
- може
- створення
- кристал
- розвиненою
- прилади
- діаграми
- DID
- різний
- напрям
- розійшлися
- дисплеїв
- кожен
- енергія
- Машинобудування
- Рівновага
- Навіть
- приклад
- існує
- очікуваний
- продовжити
- розширення
- Поплавок
- фокусується
- ліс
- форма
- знайдений
- Франція
- Паливо
- паливні елементи
- ГАЗ
- Загальне
- Group
- Жорсткий
- допомога
- допомагає
- надія
- Однак
- HTTPS
- зображення
- важливо
- in
- включати
- У тому числі
- інформація
- питання
- IT
- Знати
- знання
- відомий
- шарів
- Led
- довжина
- Рідина
- виробництво
- матеріал
- Матеріали
- макс-ширина
- механічний
- члени
- Змішування
- суміш
- модель
- більше
- Нідерланди
- Нові
- примітки
- роман
- отриманий
- ONE
- Інше
- параметри
- особливо
- фаза
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- точка
- Полімери
- позиції
- це можливо
- Практичний
- точно
- передбачати
- прогнозування
- Прогнози
- тиск
- попередній
- властивості
- діапазон
- нещодавно
- регіон
- райони
- зв'язок
- звітом
- представлений
- Дослідники
- результат
- грубо
- Правило
- то ж
- наука
- Вчені
- кілька
- Форма
- форми
- аналогічний
- простий
- SIX
- розміри
- solid
- рішення
- конкретний
- Стабільність
- стабільний
- Штати
- Як і раніше
- зберігання
- такі
- система
- Systems
- приймає
- команда
- розповідає
- Команда
- Нідерланди
- їх
- теоретичний
- думка
- три
- слайдами
- час
- до
- занадто
- топ
- до
- переходи
- правда
- Типи
- при
- розуміння
- університет
- хотів
- вода
- добре відомі
- Що
- Чи
- який
- ВООЗ
- широкий
- Широкий діапазон
- волі
- Work
- зефірнет