δείτε την πρωτότυπη σελίδα τεκμηρίου στον ιστότοπο του αποθετηρίου του φορέα για περισσότερες πληροφορίες και για να δείτε όλα τα ψηφιακά αρχεία του τεκμηρίου*
Αργή δυναμική και γήρανση κολλοειδών υάλων και πηκτωμάτων
Microscopic Dynamics and Rheology of Colloidal Gels
Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, πραγματοποιείται μελέτη της
γραμμικής και μη γραμμικής ρεολογικής συμπεριφοράς πυκνών κολλοειδών
διαλυμάτων με ελκυκτικές αλληλεπιδράσεις. Για την πλήρη κατανόηση της
σχέσης μεταξύ της μικροδομής των κολλοειδών αυτών διαλυμάτων με τις
μηχανικές τους ιδιότητες πραγματοποιήθηκαν ρεολογικές πειραματικές, οι
οποίες συγκρίθηκαν με προσομοιώσεις Brownian δυναμικής. Το
πειραματικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε αποτελείται από ένα μίγμα
κολλοειδών σκληρών σφαιρών (PMMA) και γραμμικών πολυμερικών
αλυσίδων που δεν απορροφούνται από το διαλύτη, οι οποίες παίζουν το
ρόλο των depletants. Μελετήθηκαν διάφορες συγκεντρώσεις σωματιδίων
και μεγέθους ελκτικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ αραιών κολλειδών γελών
και των πυκνών κολλοειδών υάλων. Προκειμένου να εξάγουμε πληροφορίες
για τη ρεολογική δομή των υπό μελέτη συστημάτων, χρησιμοποιήθηκαν
προσομοιώσεις Brownian δυναμικής. Η παρούσα μελέτη αποτελείται από
τέσσερα μέρη. Αρχικά διερευνήσαμε τη ρεολογική διαρροή κολλοειδών
ελκτικών υάλων υπό συνθήκες start-up διατμητικής ροής. Μελετήθηκε η
επίδραση της μεταβολής του μεγέθους των ελκτικών δυνάμεων για μία
συγκεκριμένη συγκέντρωση (φ=0.62) σωματιδίων. Εν συνεχεία, μελετήθηκε
η γραμμική και μη-γραμμική ρεολογική συμπεριφορά κολλοειδών γελών
διαφόρων συγκεντρώσεων, η γήρανση των αντίστοιχων γελών, καθώς και
διαφορετική δυναμική δεσμών μεταξύ των σωματιδίων. Στο τρίτο μέρος,
μελετήθηκε η πτωτική εξέλιξη της διατμητικής τάσης με το χρόνο ύστερα
από την παύση σταθερής διατμητικής καταπόνησης ενδιάμεσης
συγκέντρωσης (φ=0.44) διαλύματος κολλοειδούς γέλης μέσω ρεολογίας και
BD προσομοιώσεων. Στο τέλος, διερευνήθηκε η σχέση μεταξύ δομικών και
μηχανικών ιδιοτήτων κολλοειδούς γέλης υπό συνθήκες σταθερούς και
ταλαντωτικής διατμητικής ροής, καθώς και παύσης αυτής με τη χρήση
πειραμάτων και προσομοιώσεων.
(EL)
In this dissertation we examine both linear and nonlinear response rheology of concentrated colloidal
suspensions with attractive interactions using a combination of experiments and Brownian Dynamics
(BD) simulations with the view towards understanding the link between microstructure and
mechanical properties. The experimental model system is depletion colloid-polymer mixture
comprising of a hard sphere (PMMA particles) colloidal suspension with the addition of non adsorbing
linear polymer chains as depletant. We study a range of particle volume factions and attraction
strengths exploring from a low particle volume fraction gel to highly dense attractive glassy state. We
also perform Brownian Dynamics (BD) simulations in order to get both rheological and detailed
structural information. We have studied four topics in this work: We first examine yielding of attractive
glasses during start-up shear flow. For a fixed volume fraction of φ = 0.62, a wide range of attraction
strengths and the ranges of attraction is investigated. We second, examine both linear and nonlinear
response rheology of colloidal gels. A range of volume fractions, gel ages, and bond strengths are
investigated. In the third part, we study by rheology and Brownian dynamics (BD) simulations the
decay of stress over time after shear cessation of a well-developed steady shear flow in an
intermediate volume fraction particle gel (φ = 0.44). In the last part, we interrogate both structural and
mechanical properties of the gel during flow and its time evolution after shear cessation for both
steady and oscillatory shear flow by a combination of experiments and BD simulations providing a
link between structural and mechanical properties of the gel.
(EN)
*Η εύρυθμη και αδιάλειπτη λειτουργία των διαδικτυακών διευθύνσεων των συλλογών (ψηφιακό αρχείο, καρτέλα τεκμηρίου στο αποθετήριο) είναι αποκλειστική ευθύνη των αντίστοιχων Φορέων περιεχομένου.
Microscopic Dynamics and Rheology of Colloidal Gels
Microscopic Dynamics and Rheology of Colloidal Gels
Βοηθείστε μας να κάνουμε καλύτερο το OpenArchives.gr.