Το τεκμήριο παρέχεται από τον φορέα :
Πανεπιστήμιο Κρήτης
Αποθετήριο :
E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο
δείτε την πρωτότυπη σελίδα τεκμηρίου
στον ιστότοπο του αποθετηρίου του φορέα για περισσότερες πληροφορίες και για να δείτε όλα τα ψηφιακά αρχεία του τεκμηρίου*
κοινοποιήστε το τεκμήριο



Κρυστάλλωση υπό διάτμηση ενός κολλοειδούς υάλου
Shear induced crystallization of a colloidal glass

Κουμάκης, Νικόλαος Ν.
Koumakis, Nikos N.

Πετεκίδης, Γεώργιος

Η φασική συμπεριφορά ενός αιωρήματος μονοδιάσπαρτων σκληρών σφαιρών καθορίζεται μόνο από το κλάσμα όγκου του. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις είναι σε υγρή φάση και σε πιο μεγάλες ανασυντάσσεται σε κρύσταλλο για να μεγιστοποιήσει την εντροπία. Στο μεταβατικό κλάσμα όγκου των 0.58, το σύστημα εγκλωβίζεται μηχανικά σε μια μετασταθή υαλώδη κατάσταση. Εάν στις σφαίρες ασκηθεί ημιτονοειδής διάτμηση, γενικώς τείνουν να διαταχθούν. Όταν σε έναν ύαλο σκληρών σφαιρών εφαρμοστεί ημιτονοειδής διάτμηση, του δίνεται αρκετή ενέργεια ώστε να διαταχθεί στον εντροπικά ευνοϊκό κρύσταλλο. ΑΥτή η διατριβή εστιάζει στις ρεολογικές ιδιότητες της υαλώδους κατάστασης και τις διαφορές με τον κρύσταλλοεπαγόμενο υπό διάτμηση. Έγινε ρεολογική μελέτη της διαδικασίας της κρυστάλλωσης από ύαλο με αυξανόμενη διάτμηση και διερευνήθηκε η γραμμική ιξωδοελαστική συμπεριφορά του υάλου και του κρυστάλοου συναρτήσει της συχνότητας διάτμησης. Έγινε σύγκριση της εξάρτησης των γραμμικών ιξωδοελαστικών ιδιοτήτων του υάλου και του κρυστάλλου με την συγκέντρωση, η οποία έδειξε μικρότερες τιμές και μικρότερη εξάρτηση των μέτρων αποθήκευσης και απωλειών για τον κρύσταλλο. Επιπλέον, η σύγκριση των παραμορφώσεων διαρροής και των γραφημάτων Lissajous έδωσαν πληροφορίες για τους μηχανισμούς διάτμησης του υάλου και του κρυστάλλου. Επίσης μελετήθηκε η ρεολογική γήρανση του συστήματος, η οποία αποκάλυψε αύξηση τις ιξωδοελαστικότητας με το χρόνο όχι μόνο για τον μετασταθή ύαλο, αλλά και για τον κρύσταλλο επαγόμενο υπό διάτμηση. Επιπρόσθετα, έγιναν πειράματα δυναμικής σκέδασης φωτός Echo και προσομοιώσεις Brownian δυναμικής ως συμπλήρωμα στις ρεολογικές μετρήσεις, δείχνοντας τις μικροσκοπικές ανακατατάξεις των σκληρών σφαιρών υπό διάτμηση. Η σκέδαση φωτός Echo του κρυστάλλου χωρίς διάτμηση έδειξε μεγαλύτερη αποσυσχέτιση από υν ύαλο, το οποίο επαληθεύτηκε από την αυξημένη μέση τετραγωνική μετατόπιση εντός κλωβού που βρέθηκε από τις προσομοιώσεις. Επιπλέον, εξάχθηκε από τις προσομοιώσεις η μέση τετραγωνική μετατόπιση των σωματιδίων κρυστάλλωσης. Τέλος, οι προσομοιώσεις επέτρεψαν την νοερή απεικόνιση των στρωμάτων ολίσθησης τπυ κρυστάλλου υπό ημιτονοειδής διάτμηση. (EL)
The phase behavior of a suspension of monodisperse colloidal hard spheres is determined solely by its volume fraction. At low concentrations it is in a liquid state and at higher concentrations it forms an ordered crystal as a way to maximize entropy. At a transition volume fraction of 0.58 the system becomes mechanically trapped in a metastable glassy state. When put under oscillatory strain, hard spheres suspensions generally tend to order. When a high volume fraction hard sphere glass is under oscillatory shear it is given enough energy to order into the entropically favorable crystal structure. This study focuses on the rheological properties of the glassy state and the differences to its shear induced crystal. We have rheologically studied the crystallization process of the glass with increasing strain and probed the linear frequency dependence of both glass and shear induced crystal. The concentration dependence of the linear viscoelastic properties of the glass and crystal was compared. It shows a lower G’ and G’’ for the shear induced crystal. Additionally the comparison of the yield strains and Lissajous plots provided information on the shearing mechanisms of the crystal and the glass. The rheological aging was also probed, surprisingly revealing an increase of viscoelasticity not only for the glass, but also for the shear induced crystal. Light Scattering Echo experiments and Brownian Dynamics Simulations were also carried out in order to complement the rheology experiments by showing the microscopic rearrangements of the hard spheres under shear. Light scattering-Echo from a crystal at rest showed larger de-correlation compared to the glass, verified by the increased in cage Mean Squared Displacements (MSD) found by the BD simulations. The MSD of both the glass and the crystal under shear were extracted from the simulations giving more insight to the crystallization process. Additionally the simulations allowed the visualization of the crystal slipping layers under oscillatory strain. (EN)

text

γήρανση
glass
rheology
shear
διάτμηση
προσομοίωση
crystal
simulation
ρεολογία
σκληρές σφαίρες
κρύσταλλος
colloids
hard spheres
κολλοειδή
ύαλος
aging

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

2007-11-28




*Η εύρυθμη και αδιάλειπτη λειτουργία των διαδικτυακών διευθύνσεων των συλλογών (ψηφιακό αρχείο, καρτέλα τεκμηρίου στο αποθετήριο) είναι αποκλειστική ευθύνη των αντίστοιχων Φορέων περιεχομένου.