Collaborative Research: Analysis and Properties of Co-continuous Blends - A Numerical and Experimental Investigation
合作研究:共连续共混物的分析和性能 - 数值和实验研究
基本信息
- 批准号:0314463
- 负责人:
- 金额:$ 13.25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2003
- 资助国家:美国
- 起止时间:2003-08-01 至 2006-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
A joint theoretical, numerical and experimental study of co-continuous polymer blends under processing flow conditions is performed. Co-continuous blends consist of distinct continuous phases that form under appropriate conditions of flow and mass compositions near the phase-inversion point. This co-continuous regime leads to synergistic properties of the materials after processing, such as high electrical conductivity coupled to light weight and optimal mechanical response. This study is aimed at the development of criteria for detection, conditions for production, and to a better understanding of the stability of co-continuous blends. The Newtonian flow regime is investigated and the effect of a third component, i.e. surfactants, is studied. To perform this study, novel, state-of-the-art numerical methods are developed and applied to perform large-scale simulations. In parallel, experiments are targeted to provide insight and validation of the mathematical models, simulations and theory.A joint theoretical, computational and experimental study of co-continuous polymer blends is performed. Co-continuous polymer blends consist of distinct sponge-like phases where one of the phases plays the role of the sponge and the other its complement. Such blends offer an important route to materials with unique combinations of properties not available insingle polymers or in blends with traditional dispersed (non continuous) droplet morphology. These unique properties impact strongly applications in the areas of materials and manufacturing, and biotechnology. For example, mechanical properties such as impact strength and tensile strength can exceed those of either blend component. Another application of co-continuous polymer blends is products for mass transfer control. In particular, a water-permeable phase containing a desiccant can be used to remove moisture from moisture sensitive products such as food or pharmaceuticals while the other phase provides mechanical strength. The key to performance in these products is the control of pore size and volume. This fundamental study brings together state-of-the-art mathematical and numerical analysis, modeling and large-scale scientific computation with an innovative experimental program. The experiments are targeted to provide insight and validation of the mathematical models, simulations and theory. This research is aimed to provide guidelines for controlling pore size and volume of the blends and thus to optimize the blend properties. It is expected to lead to significant improvements in the industrial fabrication processes of co-continuous blends and in the properties of the final products.
处理流动条件下的共连聚合物混合物的联合理论,数值和实验研究。 共连接的混合物由不同的连续相组成,这些相位在适当的流动条件和相结合点附近的质量组成条件下形成。 这种连续的机制在处理后导致材料的协同特性,例如高电导率与轻量轻和最佳的机械响应耦合。 这项研究旨在开发检测标准,生产条件以及更好地理解共连接混合物的稳定性。 研究了牛顿流动状态,并研究了第三个成分的效果,即表面活性剂。 为了进行这项研究,开发了新颖的,最新的数值方法并应用于进行大规模模拟。 同时,实验旨在提供数学模型,模拟和理论的洞察力和验证。进行共同连续聚合物混合物的联合理论,计算和实验研究。 共连接的聚合物混合物由不同的海绵样阶段组成,其中一个阶段起着海绵的作用,另一个阶段起作用。 这种混合物为具有独特性能的材料提供了一条重要的途径,这些材料不可用,或与传统分散(非连续)液滴形态的混合物混合在一起。 这些独特的特性影响在材料和制造领域以及生物技术领域的强烈应用。 例如,诸如冲击强度和拉伸强度之类的机械性能可以超过两种混合成分的强度。 共连接聚合物混合物的另一个应用是用于传质控制的产品。特别是,含有干燥剂的可渗透阶段可用于从水分敏感产品(例如食品或药物)中去除水分,而另一阶段则提供了机械强度。 这些产品性能的关键是控制孔径和体积。 这项基本研究通过创新的实验程序汇集了最先进的数学和数值分析,建模和大规模科学计算。 实验旨在提供数学模型,仿真和理论的见识和验证。这项研究旨在提供控制孔径大小和混合物体积的准则,从而优化混合特性。 预计将导致共连续混合物的工业制造过程以及最终产品的性质的显着改善。
项目成果
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