Investigation of the Origin and The Domain Growth Mechanism of Viscoelastic Phase Separation
粘弹性相分离的起源和域增长机制的研究
基本信息
- 批准号:12440109
- 负责人:
- 金额:$ 8.9万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
- 财政年份:2000
- 资助国家:日本
- 起止时间:2000 至 2001
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This study aims at revealing the overall features of viscoelastic phase separation of polymer solutions on a quantitative level. In particular, we focus on how the molecular weight of polymer affects the phase-separation behavior of a polymer solution. We found that the formation of a transient gel plays a crucial role in viscoelastic phase separation.We study how viscoelastic phase separation proceeds in a macroscopic length scale, focusing on the similarity and difference between a transient gel and a permanent gel. We found that upon phase separation the volume of the polymer-rich phase shrinks as in the volume-shrinking of chemical gel. However, a transient gel keeps deforming after the volume shrinking and relaxes to a shape determined by the interface tension. In other words, a transient gel behaves as a fluid in the final stage. This is fully consistent with what we observed with microscopy. We also found that just at the time when a transient gel stops shrinking, the transparency of the polymer-rich phase also changes drastically. This indicates that the internal phase-separated structure changes drastically at that time. This behavior should be induced by the transformation of the polymer-rich phase from an elastic body to a fluid, which makes it difficult for the polymer-rich phase to support its own weight. We also found that the characteristic time when the polymer-rich phase starts to loose its elastic properties increases in proportional to the quench depth. The temperature which this time becomes zero coincides well with the temperature below that a transient gel appears, Tt, which support our picture.This study clearly indicates the similarity between phase separation in polymer solutions and volume phase transition in polymer gels. This fact is important in understanding not only viscoelastic phase separation, but also the static and dynamic phase behavior of polymer solutions.
本研究旨在定量揭示聚合物溶液粘弹性相分离的总体特征。我们特别关注聚合物的分子量如何影响聚合物溶液的相分离行为。我们发现瞬态凝胶的形成在粘弹性相分离中起着至关重要的作用。我们研究了粘弹性相分离在宏观长度尺度上如何进行,重点关注瞬态凝胶和永久凝胶之间的异同。我们发现,在相分离时,富含聚合物的相的体积收缩,就像化学凝胶的体积收缩一样。然而,瞬时凝胶在体积收缩后继续变形并松弛至由界面张力决定的形状。换句话说,瞬态凝胶在最后阶段表现为流体。这与我们用显微镜观察到的完全一致。我们还发现,就在瞬时凝胶停止收缩时,富含聚合物的相的透明度也会发生巨大变化。这表明此时内部相分离结构发生了剧烈变化。这种行为应该是由富含聚合物相从弹性体转变为流体引起的,这使得富含聚合物相难以支撑其自身重量。我们还发现,富聚合物相开始失去弹性的特征时间与淬火深度成正比增加。这次变为零的温度与低于瞬时凝胶出现的温度 Tt 很好地吻合,这支持了我们的观点。这项研究清楚地表明了聚合物溶液中的相分离与聚合物凝胶中的体积相变之间的相似性。这一事实不仅对于理解粘弹性相分离,而且对于理解聚合物溶液的静态和动态相行为都很重要。
项目成果
期刊论文数量(46)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Takeaki Araki, Hajime Tanaka: "Three-dimensional numerical simulation of viscoelastic phase separation: Morphological characteristics"Macromolecules. 34-6. 1953-1963 (2001)
Takeaki Araki、Hajime Tanaka:“粘弹性相分离的三维数值模拟:形态特征”大分子。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
H. Nakazawa et al: "Polymerizatioin-induced phase separation of polymer-dispersed liquid crystal"Molecular Crystals and Liquid Crystals. Vol.366. 2723-2730 (2001)
H. Nakazawa 等人:“聚合物分散液晶的聚合诱导相分离”分子晶体和液晶。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Hajime Tanaka: "Viscoelastic Phase Separation"Journal of Physics : Condensed.Matter. 12. R207-R264 (2000)
Hajime Tanaka:“粘弹性相分离”物理学杂志:凝聚态物质。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Hajime Tanaka, Yohei Nakanishi, Naoko Takubo: "Nonuniversal nature of dynamic critical anomaly in polymer solutions"Physical Review E. 65-2. 021802 (2002)
Hajime Tanaka、Yohei Nakanishi、Naoko Takubo:“聚合物溶液中动态临界异常的非普遍性质”物理评论 E. 65-2。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Takeaki Araki and Hajime Tanaka: "Three-dimensional numerical simulatio of viscoelastic phase separation : Morphological characteristics"Macromolecules. Vol.34,Nol.6. 1953-1963 (2001)
Takeaki Araki 和 Hajime Tanaka:“粘弹性相分离的三维数值模拟:形态特征”大分子。
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