《聚合物-粘土分散液的物理凝膠化動力學普適性研究》是依託華南理工大學，由孫尉翔擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：聚合物-粘土分散液的物理凝膠化動力學普適性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫尉翔
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
物理凝膠化現象是生命運動的重要微觀機制，也是智慧型材料、微成型技術和日用化工產口的關鍵生產工藝，把握物理凝膠化過程的共性規律對準確預測和控制研究和套用領域的物理凝膠化環節和工藝具有普遍套用價值。不同體系和化學環境的物理凝膠化過程具有動力學普適性，即體系微觀結構的運動能力隨凝膠化發展不斷受限。目前對這一動力學普適性的原因和結構機理尚未形成統一的理論認識。實驗研究面臨實驗體系可重複性差和動態觀測手段時間尺度不足等困難。本項目採用聚合物-粘土分散液體系為模型實驗體系，可重複地調控微觀相互作用及巨觀凝膠化過程，並採用動態光散射和時間分辨粘彈譜方法，在較寬的樣品調控空間基礎上研究物理凝膠化的動力學普適性。目標是探明微觀相互作用勢能對巨觀凝膠化動力學的普適決定機理，為不同研究和套用領域的物理凝膠化動力學過程的預測和控制提供統一的理論基礎。
結題摘要
膠體懸浮液的凝膠化過程是動態不斷受限變慢的非平衡過程。對這一非平衡過程的結構和動態演變規律的研究是當前膠體物理研究的重點和難點。合成鋰藻土分散液是研究這一問題的模型實驗體系。本項目首先結合實驗測量結果計算了鋰藻土粒子表面雙電層作用勢和總作用勢，特別是考慮了反離子凝聚效應。從計算得到的相互作用勢出發，可以證實體系演變過程屬於凝膠化過程，釐清了在這一問題上的已有爭論，並成功地預測了實驗觀察到的凝膠化動力學反常溫度依賴行為。其次，同時研究凝膠化動力學和動態性質的演變過程，本項目採用時間分辨粘彈譜流變觀測技術，能夠獲得每個時刻下的動態性質“快照”，解決了觀察時間內觀測對象不斷變化的問題。利用這一方法結合其他流變學手段，證實了不管是通過變化溫度、鹽濃度還是外加聚乙二醇的濃度來修飾粒子相互作用勢，不同相互作用勢體系凝膠化過程的動態演變符合一個普適的動態譜，而且遵循統一的動力學路徑。對不同濃度的鋰藻土分散液，均可調節其粒子相互作用勢，得到相應的普適動態譜；比較不同濃度體系的普適譜，可發現從凝膠到玻璃行為的流變學反轉現象。總之，本工作結合理論計算和時間分辨的流變學測量方法，從相互作用勢、動力學到動態的演變過程等層面，給出了膠體體系凝膠化過程比較完整而相互關聯的實驗事實，為認識膠體凝膠化過程微觀本質奠定了基礎。
