《利用介電鬆弛譜研究濃膠體分散體系的擠阻突變》是依託南京師範大學，由朱丹擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用介電鬆弛譜研究濃膠體分散體系的擠阻突變
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：朱丹
- 依託單位：南京師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
當膠體分散系中粒子的體積分數高達至一定值時，粒子間的擠阻可導致體系的某些物理性質(如模量、粘度)發生類似相變的突變。由於實際臨界狀態的難以控制和在非平衡態及濃分散體系研究中有效表征方法的缺乏，目前擠阻突變的實驗研究面臨困難且與理論之間產生脫節。我們計畫利用聚異丙基丙烯醯胺微凝膠隨溫度降低而溶脹的特性，通過溫度變化控制分散系的體積分數和堆集狀態，精確逼近和重現擠阻突變，並利用介電譜儀實時、無侵、寬頻的特點，研究擠阻過程中微觀狀態、相互作用及其統計對結構動力學及巨觀物理性能的影響，進而將介電譜儀和流變儀集成聯用，不僅可同步測定體系的電、力性能，而且可以研究在剪下場中與擠阻突變相關的鬆弛行為，全面系統地探討擠阻過程對體積分數、外場作用和各層次結構及其動力學的依賴性。深入研究擠阻過程，將對我們深刻理解高聚物在各種內外因協同作用下的微觀及介觀凝聚態結構、動力學特性與巨觀物性之間的關聯具有重大意義。
結題摘要
膠體分散系中粒子的統計行為和體系的某些物理性質(如電學、力學)是有著緊密關聯的，這種關聯性既和粒子及介質本身的性質有關、也和粒子-介質界面結構有關，因為界面結構直接影響粒子動力學、粒子之間的相互作用乃至於濃分散系中粒子的聚集行為。由於實際臨界狀態的難以控制和在非平衡態及濃分散體系研究中有效表征方法的缺乏，關於表征粒子結構和動力學的實驗研究面臨困難且與理論之間產生脫節。 該項目研究了熱敏性聚異丙基丙烯醯胺（PNIPAM）微凝膠在水介質分散體系中的介電和導電回響，完成了經典作圖、函式分析以及對數導數法對介電鬆弛譜、電容率、導電率溫度譜的分析，結合頻譜、溫譜解析結果，對鏈密度、荷電量、濃度不同的體系進行了詳盡的對比分析，得出了PNIPAM水分散液介電回響源於微凝膠外層荷電量影響下的對離子云極化。衍生電容率虛部頻譜上給出的極化過程與微凝膠的體積相變相對應，而電導率（阻抗）溫譜中的拐點可以對應液-固轉變（擠阻突變或溶膠-凝膠轉變）。 我們完成了對介電譜儀的-100~250 oC範圍惰性氛圍溫控設備的搭建，以及通過與粘度儀的結合聯用實現了剪下流場下介電檢測，研究了w/o微乳液以及PNIPAM水分散液在不同轉速剪下場下的介電行為，利用界面極化的弛豫時間和強度的變化以及電導率對溫度的導數函式表征了粒子的聚集尺度及其在剪下場下的減小，解釋了分散液的觸變性（剪下變稀）行為。 該項目的立項和實施對於研究者言是一個重要的學習過程，我們通過膠體水分散體系的介電回響的分析，將動態電學測量原理、不同廠家和型號的儀器異同、分析方法（包括實驗和數據分析）、乃至膠體分散系本身的結構複雜性做了一一梳理，對我們深刻理解高聚物在各種內外因協同作用下的微觀及介觀凝聚態結構、動力學特性與巨觀物性之間的關聯具有重大意義。
