PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Powiadomienia systemowe
  • Sesja wygasła!
  • Sesja wygasła!
Tytuł artykułu

Mechanical Spectroscopy: Some Applications on Structural Changes and Relaxation Dynamics in Soft Matter

Autorzy
Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Spektroskopia mechaniczna: niektóre zastosowania do zmian strukturalnych i dynamiki relaksacji w materii miękkiej
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The general trend in soft matter is to study systems of increasing complexity covering a wide range in time and frequency. Mechanical spectroscopy is a powerful tool for understanding the structure and relaxation dynamics of these materials over a large temperature range and frequency scale. In this work, we collect a few recent applications using low-frequency mechanical spectroscopy for elucidating the structural changes and relaxation dynamics in soft matter, largely based on the author’s group. We illustrate the potential of mechanical spectroscopy with three kinds of soft materials: colloids, polymers and granular systems. Examples include structural changes in colloids, segmental relaxations in amorphous polymers, and resonant dissipation of grain chains in three-dimensional media. The present work shows that mechanical spectroscopy has been applied as a necessary and complementary tool to study the dynamics of such complex systems.
PL
Ogólnym trendem w miękkiej materii jest, aby badać układy o rosnącej złożoności, obejmującej szeroki zakres czasu i częstotliwości. Spektroskopia mechaniczna jest potężnym narzędziem dla zrozumienia struktury i dynamiki relaksacji tych materiałów w szerokim zakresie temperatury i skali częstotliwości. W niniejszej pracy, zebraliśmy kilka ostatnich zastosowań spektroskopii mechanicznej niskiej częstotliwości do poznania zmian strukturalnych i dynamiki relaksacji w miękkiej materii, w dużej mierze opartych na grupie autorów. Opisujemy potencjał spektroskopii mechanicznej w przypadku trzech rodzajów materiałów miękkich: koloidów, polimerów i układów ziarnistych. Przykłady obejmują zmiany strukturalne w koloidach, segmentowe relaksacje amorficznych polimerów, i rezonansowe rozpraszanie łańcuchów ziaren w mediach trójwymiarowych. Niniejsza praca pokazuje, że spektroskopię mechaniczną zastosowano jako niezbędne i uzupełniające narzędzie do badania dynamiki takich systemów złożonych.
Twórcy
autor
  • KEY Laboratory of Materials Physics, Institute of Solid State Physics, Chinese Academy of Sciences, P.O. Box 1129, Hefei, Anhui, 230031, P.R. China
autor
  • KEY Laboratory of Materials Physics, Institute of Solid State Physics, Chinese Academy of Sciences, P.O. Box 1129, Hefei, Anhui, 230031, P.R. China
Bibliografia
  • [1] A. S. Nowick, B. S. Berry, Anelastic Relaxation in Crystalline Solids, Academic Press, New York, (1972).
  • [2] F. Q. Zu, Z. G. Zhu, L. J. Guo, X. B. Qin, H. Yang, W. J. Shan, Observation of an anomalous discontinuous liquid-structure change with temperature, Phys. Rev. Lett. 89, 125505 (2002).
  • [3] R. Cantelli, The roots and the future of mechanical spectroscopy, Mater. Sci. Eng. A 442, 5-20 (2006).
  • [4] X. B. Wu, Q. L. Xu, J. P. Shui, Z. G. Zhu, Low-frequency mechanical spectroscopy study of conformational transition of polymer chains in concentrated solutions, Rev. Sci. Instrum. 79, 126105 (2008).
  • [5] K. L. Ngai, Relaxation and Diffusion in Complex Systems, Springer, New York, (2011).
  • [6] D. J. Plazek, I. C. Chay, K. L. Ngai, C. M. Roland, Viscoelastic properties of polymers. 4. Thermorheological complexity of the softening dispersion in polyisobutylene, Macromolecules 28, 6432-6436 (1995).
  • [7] M. Paluch, S. Pawlus, A. P. Sokolov, K. L. Ngai, Sub-Rouse modes in polymers observed in dielectric spectroscopy, Macromolecules 43, 3103-3106 (2010).
  • [8] K. L. Ngai, D. J. Plazek, A. K. Rizos, Viscoelastic properties of amorphous polymers. 5. A coupling model analysis of the thermorheological complexity of polyisobutylene in the glassrubber softening dispersion, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 35, 599-614 (1997).
  • [9] X. B. Wu, X. M. Zhou, C. S. Liu, Z. G. Zhu, Slow dynamics of the α and α' relaxation processes in poly(methyl methacrylate) through the glass transition studied by mechanical spectroscopy, J. Appl. Phys. 106, 013527 (2009).
  • [10] X. B. Wu, Z. G. Zhu, Dynamic crossover of α' relaxation in poly(vinyl acetate) above glass transition via mechanical spectroscopy, J. Phys. Chem. B 113, 11147-11152 (2009).
  • [11] X. B. Wu, H. G. Wang, C. S. Liu, Z. G. Zhu, Longer-scale segmental dynamics of amorphous poly(ethylene oxide)/poly(vinyl acetate) blends in the softening dispersion, Soft Matter 7, 579-586 (2011).
  • [12] X. B. Wu, C. S. Liu, Z. G. Zhu, K. L. Ngai, L. M. Wang, Nature of the sub-Rouse modes in the glass-rubber transition zone of amorphous polymers, Macromolecules 44, 3605-3610 (2011).
  • [13] X. B. Wu, H. G. Wang, Z. G. Zhu, C. S. Liu, Quantifying changes in the low-frequency dynamics of amorphous polymers by 2D correlation mechanical spectroscopy, J. Phys. Chem. B 117, 467-472 (2013).
  • [14] F. Stickel, E. W. Fischer, R. Richert, Dynamics of glass-forming liquids. I. Temperature-derivative analysis of dielectric relaxation data, J. Chem. Phys. 102, 6251-6257 (1995).
  • [15] S. Capaccioli, M. Paluch, D. Prevosto, L. M. Wang, K. L. Ngai, Many-body nature of relaxation processes in glass-forming systems, J. Phys. Chem. Lett. 3, 735-743 (2012).
  • [16] X. B. Wu, C. S. Liu, K. L. Ngai, Origin of the crossover in dynamics of the sub-Rouse modes at the same temperature as the structural alpha-relaxation in polymers, Soft Matter 10, 9324-9333 (2014).
  • [17] F. D. Lorenzo, S. Seiffert, Macro- and microrheology of heterogeneous microgel packings, Macromolecules 46, 1962-1972 (2013).
  • [18] Z. Hu, X. Xia, Hydrogel nanoparticle dispersions with inverse thermoreversible gelation, Adv. Mater. 16, 305-309 (2004).
  • [19] J. C. F. Toledano, F. Sciortino, E. Zaccarelli, Colloidal systems with competing interactions: from an arrested repulsive cluster phase to a gel, Soft Matter 5, 2390-2398 (2009).
  • [20] B. Sierra-Martin, Y. Laporte, A. B. South, L. A. Lyon, A. Fernandez-Nieves, Bulk modulus of poly(N-isopropylacrylamide) microgels through the swelling transition, Phys. Rev. E 84, 011406 (2011).
  • [21] G. Romeo, A. Fernandez-Nieves, H. M. Wyss, D. Acierno, D. A. Weitz, Temperature-controlled transitions between glass, liquid, and gel states in dense p-NIPA suspensions, Adv. Mater. 22, 3441-3445 (2010).
  • [22] H. G. Wang, X. B. Wu, Z. G. Zhu, C. S. Liu, Z. X. Zhang, Revisit to phase diagram of poly(N-isopropylacrylamide) microgel suspensions by mechanical spectroscopy, J. Chem. Phys. 140, 024908 (2014).
  • [23] C. Coste, E. Falcon, S. Fauve, Solitary waves in a chain of beads under Hertz contact, Phys. Rev. E 56, 6104-6117 (1997).
  • [24] T. Brunet, X. Jia, P. Mills, Mechanisms for acoustic absorption in dry and weakly wet granular media, Phys. Rev. Lett. 101 138001 (2008).
  • [25] P. Umbanhowar, M. van Hecke, Force dynamics in weakly vibrated granular packings, Phys. Rev. E 72, 030301 (2005).
  • [26] L. C. Chai, X. B. Wu, C. S. Liu, A universal scaling law of grain chain elasticity under pressure revealed by a simple force vibration method, Soft Matter 10, 6614-6618 (2014).
Uwagi
EN
This work was financially supported by National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11174283 and 11374298)
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-ee629a83-caf0-41c5-b8f5-99ede8ebb2eb
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.