Name: Misurare Materiale microstruttura Under flusso Utilizzo di 1-2 aereo Flow-Small Angle Neutron Scattering (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 8 s
Description: Scopri come misurare la microstruttura di fluidi complessi sotto flusso di taglio utilizzando la tecnica SANS con cella di taglio. Questo metodo permette di analizzare le variazioni strutturali in soluzioni tensioattive.

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Noi riconosciamo il Maestro Macchinista Al Lance dell&#39;Università del Delaware per la lavorazione della cella di taglio e il signor Cedric Gagnon per la progettazione e la redazione. Questo manoscritto è stato redatto in accordo cooperativo 70NANB7H6178 dal NIST, Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti. Questo lavoro strutture sostenute in parte dalla National Science Foundation sotto Agreement No. DMR-0944772 utilizzata. Le dichiarazioni, i risultati, le conclusioni e le raccomandazioni sono quelle dell&#39;autore (s) e non riflettono necessariamente la vista del NIST o del Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti.

La Figura 2 mostra una cella di taglio assemblata collegato alla piastra, che è montato per la basetta sulla scena ambiente campione e allineato nel fascio di neutroni per un esperimento SANS. Il motore passo-passo, riduttore e trasmissione a cinghia, spacco fase motore, cellula taglio e la direzione del fascio di neutroni sono etichettati in Figura 2. Il presente protocollo fornisce indicazioni per il montaggio della cella di taglio (sezione 1), montare la cella di taglio sul palco ambiente campione (sezione 2), calibrando la geometria di un esperimento di SANS (sezione 3), il caricamento di un campione (sezione 4), in esecuzione una raccolta esperimento e dati (sezione 5) e termina un esperimento (sezione 6). Per riferimento, la Figura 3 è uno schema della cella assemblata e la Figura 4 mostra le parti smontate cellulari taglio disposte dalla piastra anteriore a quella posteriore piastra, da sinistra a destra, e gli strumenti necessari per il montaggio (1/16 e 3/16 in Allen wrenches e 3/8 in chiave fissa). Da sinistra a destra in figura 4 sono il pannello frontale, il cuscinetto, boccola a molla, O-ring, finestra di quarzo, piastra centrale con O-ring, le porte di accesso del campione e connettori siringa, le viti di regola, anima, e le parti per la piastra posteriore (finestra di quarzo, O-ring, boccola a molla, cuscinetti), piastra posteriore, quattro viti a brugola e veloce collegare il tubo di raffreddamento con innesti rapidi collegati. 1. Montare la cella Shear (Inset a destra nella figura 2) <ol><li> Preparare il piatto centrale per il montaggio. <ol><li> Pulire la piastra intermedia compresa campione e percorsi vite di fermo e identificare la parte superiore della piastra dal marchio punteggio. </li><li> Sigillare le vie del campione di carico con le tre set-viti. Avvolgere ogni vite situato in nastro di tenuta del filo e utilizzare un 1/16 in chiave a brugola da inserire ogni vite in ogni foro presso il &quot;bottom&quot; (2) e un set-vite nel foro sul &quot;lato&quot;. </li><li&gt; Posizionare gli O-ring bianche rotonde (2-14 in ID, Viton formato standard AS568 035) nelle scanalature su entrambi i lati della piastra centrale. </li></ol></li><li> Preparare le piastre posteriori e anteriori per il montaggio (Figura 5). <ol><li> Premere adatta il cuscinetto in ciascuna delle piastre anteriori e posteriori. </li><li> Inserire la boccola a molla (che è un sigillo) con la primavera-lato aperto verso il campione in piastre anteriori e posteriori. </li><li> Posizionare il piccolo (1-5/8 in ID) e grande (2-1/4 in ID) Buna-N quadrati doppia guarnizione O-ring nelle scanalature ciascuna delle piastre anteriore e posteriore. </li><li> Posizionare le finestre di quarzo sulla parte superiore della piazza O-ring in ogni piatto. </li></ol></li><li> Montare le piastre frontali e medie insieme. <ol><li> Posizionare la piastra anteriore su una superficie piana; allineare il punteggio sulla parte superiore delle piastre centrali e anteriori e posizionare la piastra intermedia sulla piastra anteriore. Se necessario, applicare una piccola quantità di grasso adeguato alle arrotondati O-ring in tegli piatto centrale per tenere al loro posto durante il montaggio. </li></ol></li><li> Montare il mandrino e la piastra di nuovo insieme. <ol><li> Inserire l&#39;estremità corta dell&#39;albero mandrino nella piastra posteriore. Utilizzare uniformemente applicata la forza e il mandrino sarà &quot;clic&quot; in posizione. Prendere atto che il mandrino sta tenendo la finestra di quarzo e O-ring quadrati posto sulla piastra posteriore. </li></ol></li><li> Montare la piastra frontale, piastra centrale, mandrino e piastra posteriore insieme. <ol><li> Posizionare la parte anteriore e l&#39;assemblaggio mezzo piatto su una piattaforma rialzata con la piastra centrale rivolto verso l&#39;alto. Questa piattaforma rialzata è consentire spazio per l&#39;albero mandrino di estendere al di sotto del gruppo senza colpire il tavolo. </li><li> Allineare il punteggio sulla parte superiore della piastra frontale con il punteggio sul gruppo piastra posteriore. </li><li> Inserire la parte lunga dell&#39;albero mandrino nella piastra frontale. Assicurarsi che i arrotondati O-ring sul piatto centrale rimangono seduti correttamente durante il montaggio. La cella wdiapositiva malato insieme e ancora, &quot;click&quot; se correttamente montato. </li><li> Avvitare il gruppo insieme utilizzando le quattro viti a brugola e un 3/16 in chiave a brugola. Serrare le viti in un cross-pattern modo che il cellulare mantiene concentricità. </li></ol></li><li> Avvolgere filo nastro sigillante attorno alle due porte di accesso e avvitarli nella parte superiore della piastra centrale. Serrare con un 3/8 in chiave aperta. </li><li> Posizionare la maschera cadmio (figura 6) nella fessura di ricezione ricavata nella parte anteriore della piastra anteriore. Applicare il nastro o tack per tenere la maschera in posto se necessario. </li><li> Utilizzare i innesti rapidi cross-collegare il tubo del refrigerante tra i porti migliori sulle piastre anteriori e posteriori. </li></ol> 2. Montare la cella Shear nel Beamline <ol><li> Coprire la finestra del rivelatore SANS con lo scudo di sicurezza. </li><li> Chiedere al responsabile scienziato strumento struttura per allineare il palco ambiente campione con il fascio di neutroni. </li&gt; <li> Montare la basetta alla fase all&#39;ambiente esempio utilizzando quattro ¼ x 20 a testa cilindrica viti a brugola e un 3/16 in chiave a brugola. </li><li> Fissare il gruppo della cella di taglio alla staffa di cellulare di montaggio che si trova sulla piastra di base (già allegato alla basetta (Figura 7)). <ol><li> Identificare la staffa e albero accoppiatore cella montaggio collegato alla piastra (Figura 8). Assicurarsi che le viti fissate per il raccordo dell&#39;albero sono allentati. </li><li> Allineare l&#39;accoppiatore albero e l&#39;albero mandrino, i set-viti sul accoppiatore avvitare nella parte piatta dell&#39;albero mandrino. </li><li> Far scorrere orizzontalmente la cella taglio nella staffa cellula-montaggio in modo che il gruppo si presenta come quello mostrato in Figura 8. Questa operazione deve essere eseguita con cura poiché è importante non piegare l&#39;albero mandrino o l&#39;accoppiatore albero. </li><li> Fissare il gruppo della cella di taglio alla staffa di cellulare di montaggio con due brugolacap-viti utilizzando un 3/16 in chiave a brugola. Serrare sempre assicurandosi la cella di taglio è a filo contro la staffa di montaggio cellulare. </li><li> Serrare le due set-viti sul connettore dell&#39;albero utilizzando una 1/16 in chiave a brugola per collegare l&#39;albero del mandrino cellule taglio al gruppo di azionamento. </li></ol></li><li> Allineare la geometria della cella taglio con il fascio di neutroni. <ol><li> Utilizzare il laser per regolare la fase ambiente campione SANS tale che l&#39;altezza dell&#39;albero mandrino è uguale al fascio di neutroni. Allineare il centro del gap nella cella taglio al centro della linea di luce percorso neutroni. </li></ol></li><li> Inserire l&#39;appropriato fessura cadmio nell&#39;assieme fase motore fessura che è montato sulla basetta (Figura 8). Fissare la fessura con l&#39;aderenza, se necessario. Nota: La fessura dovrebbe essere a filo con la piastra frontale e circa posizionati all&#39;interno del gap della cella taglio. Scegliere la fessura di conseguenza per l&#39;esperimento desideri. Per i gap risoluesperimenti 0,1 mm e 0,2 millimetri sono disponibili fessure curve. Considerando che per misure che non richiedono risoluzione spaziale una fessura rettangolare 0,8 millimetri è consigliabile. </li><li> Spostare la posizione del motore con la manovella per regolare la tensione della cinghia di trasmissione in modo che rimane circa ¼ deflessione nella cintura. La catena è tesa correttamente, bloccare la posizione del motore serrando la vite di fermo situato sotto la ruota con un 7/64 in chiave a brugola. Nota: Un riduttore opzionale può essere aggiunto al gruppo motore. Questa opzione può essere necessario sulla base dei tassi di taglio necessario necessario per un esperimento specifico. </li><li> Collegare i due tubi del bagno refrigerante alla cella taglio utilizzando le innesti rapidi. </li><li> Regolare le telecamere di osservazione o altre attrezzature ausiliarie specifiche per osservare l&#39;esperimento. </li><li> Rimuovere la protezione di sicurezza proteggendo la finestra del rivelatore SANS. </li></ol> 3. Setup SANS e calibrazione <ol><li> Collegare un 0.5 in &amp;# 160; apertura sulla estremità del muso sul fascio di neutroni incidente. </li><li> Impostare la posizione desiderata SANS rilevatore (q-range), lunghezza d&#39;onda di neutroni, e la diffusione di lunghezza d&#39;onda secondo protocolli SANS standard e ottimizzati per le condizioni sperimentali. Nota: Il calcolo della distanza da campione a rivelatore è basato sulla scena ambiente campione situato sul &quot;tavolo Huber&quot;. </li><li> Allineare la posizione fessura con la fessura della cella taglio. <ol><li> Utilizzare la fase motore fessura (Figura 8) per allineare la posizione fessura con la fessura della cella taglio. Utilizzare un laser per emulare il fascio di neutroni e uno specchio per rilevare il laser una volta che passa attraverso le finestre di quarzo all&#39;interno del gap del gruppo della cella di taglio. </li><li> Ottimizzare la posizione della fessura mediante misure di trasmissione SANS. Sistematicamente variare la posizione del motore fessura dalla parete interna del gap cella taglio alla parete esterna del gap cella shear utilizzando passi 0,1 millimetri traduzione fessura motore.Osservare la trasmissione (tipicamente 2 sec) utilizzando SANS e registrare la posizione del motore fessura per ogni misura di trasmissione (Figura 9). Nota: Se si desidera risoluzione spaziale, identificare le posizioni necessarie per gli esperimenti SANS motore. Se la risoluzione spaziale non è necessario identificare la posizione unico motore che allinea la fessura con la metà del gap cella taglio. Allineamento della fessura con il divario nella cella di taglio è di fondamentale importanza per il completamento di un buon esperimento. E &#39;anche possibile (e consigliato) utilizzare acqua per allineare la posizione della fessura utilizzando misure trasmissive SANS. L&#39;utilizzo di acqua riduce la trasmissione e fornisce contrasto con l&#39;alloggiamento cella shear (Figura 9). Nota: Caricare l&#39;acqua nella cella seguendo il protocollo di caricamento del campione (sezione 4). L&#39;utilizzo di acqua in genere richiedono la cella taglio da rimuovere dalla piastra di base, smontato, asciugato, rimontato e rimontato per la piastra di base prima di caricare il sample per l&#39;esperimento. Finché la piastra di base non viene rimosso dal palco ambiente di esempio questo non dovrebbe essere un problema, ma è sempre importante verificare l&#39;allineamento fessura con il divario. </li></ol></li><li> Calibrare la geometria del campione <ol><li> Eseguire un conteggio di buio fascio bloccato e una misura cella vuota secondo procedure standardizzate SANS. Si noti che le misurazioni di celle vuote devono essere eseguite in ogni posizione spaziale come determinato dalla taratura fessura eseguita nella sezione 3.3. </li></ol></li></ol> 4. Sample Loading protocollo <ol><li> Posizionare lo schermo di protezione nella finestra del rivelatore SANS. </li><li> Montare le due connettori siringa (nylon) e infissi siringa filettati (blu e giallo) ai tubi di acciaio nella parte superiore della cella campione. Assicurarsi che i rubinetti siano in posizione chiusa. </li><li> Precaricare la campione in un siringa da 10 ml (volume di campione minimo è di 6 ml) filettati. Assicurarsi che il campione è privo di bolle. <ol><li> Eliminare le bolle da una centrifugazione leggera o riscaldamento del campione per ridurre la viscosità del campione durante il caricamento della siringa. Se il campione è riscaldato, è consigliabile che la temperatura della cella di taglio è aumentata anche per facilitare il caricamento del campione. </li></ol></li><li> Collocare una siringa vuota senza lo stantuffo sul connettore nel mezzo della cella taglio per ricevere campione in eccesso (Figura 8). </li><li> Porre la siringa campione sull&#39;altro connettore (Figura 8). </li><li> Aprire entrambi i rubinetti. </li><li> Iniettare il campione lentamente fino a quando il campione inizia ad entrare nella siringa vuota. </li><li> Rimuovere eventuali bolle d&#39;aria dallo spacco della cella taglio. <ol><li> Ruotare il comando motore spento a sbloccare il motore e la cintura in essere spostato manualmente. </li><li> Tranciare il campione a mano per contribuire a spostare le bolle alla parte superiore della cella di taglio, quale ulteriore iniezione campione tipicamente spingere la bolla nella presae fuoriuscire dalla fessura cella taglio. </li></ol></li><li> Chiudere i rubinetti per bloccare il campione nella cella. </li><li> Cambiare la temperatura del bagno d&#39;acqua alla temperatura desiderata sperimentale, la storia e la condizione di taglio del campione a seconda dei casi. </li><li> Verificare eventuali bolle (e farlo regolarmente durante il corso dell&#39;esperimento). Se si osservano bolle; aprire i rubinetti, utilizzare la rotazione per spostare le bolle all&#39;inizio della zona di taglio, e iniettare campione aggiuntivo per spingere le bolle d&#39;aria dalla zona di taglio della cella. </li><li> Rimuovere la protezione della sicurezza e gli eventuali strumenti e materiali estranei dalla zona trave. </li></ol> 5. Esecuzione dell&#39;esperimento Shear e raccolta SANS dati <ol><li> Per semplici esperimenti di taglio costante: <ol><li> Impostare la velocità di taglio nel file di controllo di taglio costante associata al software di controllo del motore (vedere la documentazione associata per il funzionamento del software di controllo del motore). </li><li> Identificare la direzione di tagliodel campione durante l&#39;esperimento. </li><li> Impostare i SANS esperimenti desiderati secondo le procedure standardizzate SANS. </li><li> Avviare il motore delle cellule taglio. </li><li> Avviare l&#39;esperimento SANS. Controllare i conteggi del rivelatore e osservare il modello SANS 2D per assicurare risultati SANS sono stati correttamente registrati durante taglio. Un esempio di un modello tipico osservato per le soluzioni di tensioattivi discusse nella sezione risultati rappresentativi è mostrato in Figura 10. </li><li> Ripetere la procedura (paragrafo 5.1) per ogni frequenza di taglio desiderata. </li></ol></li><li> Per gli esperimenti di taglio oscillatori risolte nel tempo: <ol><li> Verificare la posizione del trigger per l&#39;esperimento taglio oscillatorio. Per taglio oscillante, questo è al punto di massima tensione e minima (zero) velocità di deformazione. </li><li> Impostare la frequenza di oscillazione e ampiezza di deformazione nel file di controllo risolta in tempo associato al software di controllo del motore (vedere la documentazione associata per Contro motoreFunzionamento l software). Si noti che l&#39;ampiezza di deformazione è definito secondo l&#39;ampiezza della deformazione applicata centrato a zero e rappresenta l&#39;ampiezza di deformazione reologicamente definito. </li><li> Avviare il motore delle cellule di taglio per l&#39;esperimento taglio oscillatorio. </li><li> Avviare l&#39;esperimento SANS. Controllare i conteggi del rivelatore e osservare il modello 2D per assicurare SANS è correttamente in fase di registrazione durante la tosatura oscillatorio. </li><li> Copiare il file di log rivelatore di neutroni a tempo timbrato da nisto a Charlotte e pre-elaborare i dati utilizzando il software fornito dal NCNR. </li><li> Ridurre i dati preprocessati impostati con il pacchetto software di riduzione in IGOR. </li><li> Ripetere la procedura (paragrafo 5.2) per ciascuna, la frequenza di oscillazione desiderato e la tensione condizione di ampiezza. </li></ol></li></ol> 6. End of Experiment <ol><li> Spegnere il fascio di neutroni e il controllo motorio. </li><li> Posizionare lo schermo di protezione nella finestra del rivelatore SANS. </li><li> Lasciate che il campione ed apparecchi stand nel fascio chiuso per 5 min. Eseguire un controllo standard di radiazioni prima di rimuovere la cella di taglio dalla piastra di base. </li><li> Aprire i rubinetti sulle porte di esempio e ritirare o spingere fuori l&#39;esempio utilizzando le siringhe campione. Recuperare il campione, chiudere i rubinetti, e rimuovere le siringhe. </li><li> Spegnere il bagno a temperatura. Staccare i tubi di raffreddamento bagno fluido dalle porte a connessione rapida cellulari taglio. </li><li> Allentare le viti a brugola sul accoppiatore albero tra il mandrino e l&#39;albero motore con un 1/16 in chiave a brugola. Utilizzare un 3/16 in chiave a brugola per svitare le due viti a brugola che fissano la cella di taglio alla staffa di cellulare di montaggio. Far scorrere la cella di taglio fuori dalla staffa di montaggio cella. </li><li> Smontare la cella taglio invertendo il protocollo di montaggio (sezione 1 del protocollo). </li><li> Pulire la cella di taglio con acqua e sapone. Risciacquare e asciugare accuratamente. </li></ol>

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Un nuovo strumento in grado di misurare la microstruttura di tosatura fluidi complessi nel gradiente piano velocità-velocità di taglio con piccolo angolo di scattering di neutroni è sviluppato e convalidato. Il design delle cellule taglio integra altri strumenti che utilizzano fonti di radiazioni, come X-ray e diffusione della luce, così come strumenti rheo-SANS in grado di caratterizzare la microstruttura negli altri due piani di taglio (velocità-vorticità e il gradiente di velocità-vorticità) 8 , 10. Tale s...

Sviluppare una comprensione scientifica di un fenomeno naturale richiede misurazioni accurate e precise. Metrologia è anche la base di ingegneria di successo e progettazione di nuovi processi e materiali. Reologia è la scienza della deformazione e flusso di materia. Reologia è centrale nella nostra capacità di trattare un&#39;ampia varietà di materiali e viene utilizzato anche da formulatori di prodotti di indirizzare specifiche proprietà del materiale. Tipici esempi del primo tipo sono i polimeri per stampaggio o materiali compositi che costituiscono, mentre il secondo comprende lo sviluppo di prodotti di consumo quotidiano come vernici, shampoo e prodotti alimentari. Se la viscosità di un polimero fuso è controllato in modo che possa essere effettivamente stampato ad iniezione o la viscoelasticità di uno shampoo viene modificata in modo che abbia la giusta consistenza per il consumatore, le proprietà reologiche sono controllati modificando la formulazione del materiale 1. La reologia dei materiali e prodotti dipende anche tha strutturare allo stato fluido e questa struttura spazia dalla microscala alla nanoscala. Inoltre, questa struttura cambia con i parametri di processo, quali portata e tempo di flusso, che sfida rheologists per misurare la struttura durante il flusso. È questa la sfida che si incontra, in parte, dalla nuova strumentazione descritto in questo articolo. Nuove tecniche in grado di sondare la microstruttura di materiali morbidi sotto flusso di taglio possono beneficiare morbido ingegneria di prodotto condizione materiale e lavorazione di ottimizzazione. Molte sfide intriganti e di lunga data per l&#39;applicazione di materiali morbidi in una varietà di industrie e nella scienza fondamentale coinvolgere comportamento del flusso insolito, come ad esempio taglio ispessimento in sospensioni colloidali 2, taglio e vorticità bande in micelle wormlike 3, ed eterogeneità inerenti alla flusso di gel colloidali 4-6. Rheologists sono costantemente chiamati a chiarire la microstruorigini ctural delle nonlinearità nelle risposte reologiche e talvolta anche nel campo di velocità di taglio materiali viscoelastici. Questa sfida richiede acquisizione simultanea della microstruttura in funzione sia della posizione spaziale nel campo di flusso e il tempo comportamenti dipendenti, che si è dimostrato un compito arduo per sperimentali. Piccolo angolo di scattering di neutroni (SANS) è particolarmente adatto per la misurazione della struttura di fluidi complessi come può sondare materiali che sono opachi alla luce. Inoltre deuterizzazione selettiva può essere utilizzato per fornire contrasto tra componenti che possono sembrare simili sotto raggi X di scattering 7. Inoltre, i neutroni hanno un vantaggio rispetto ai raggi X in quanto non vi è alcun danno da radiazione dei campioni soft-materia biologici o di altro. Negli esperimenti qui illustrati, neutroni freddi generati da un reattore o una fonte di spallazione sono collimati e illuminate su un campione. L&#39;intensità yi dispersioneelds informazioni sulla struttura del materiale su scale di lunghezza dalla atomico a centinaia di nanometri (e con ultra-piccolo angolo di scattering di neutroni fino a decine di micron), ma nella forma di una trasformata di Fourier della struttura spazio reale. Pertanto, l&#39;interpretazione dei dati può essere difficile e comporta una trasformazione inversa o rispetto ai modelli microstrutturali o simulazioni. Più su SANS strumentazione, esperimenti, e la corrispondenza di contrasto può essere trovato su i tutorial pubblicati sul sito web del Centro per Neutron Science, www.cns.che.udel.edu. Qui si descrive una cella di taglio progettato per estendere il metodo SANS di esaminare i materiali in condizioni di flusso. Una recente rassegna della metodologia generale e strumentazione, così come una revisione della letteratura sostanziale delle applicazioni recenti può essere trovato in riferimento 8 ei riferimenti ivi citata. Un ambiente comodo e quasi ideale per sondare la struttura fluido in flusso di taglio conSANS è una stretta geometria gap Couette, noto anche come cilindri concentrici 9. Questa geometria applica una semplice (cioè laminare) flusso di taglio al campione, pur mantenendo un volume ostruita sufficiente per il fascio di neutroni incidente. L&#39;applicazione del flusso rompe la simmetria della microstruttura, come tale caratterizzazione completa della microstruttura di un materiale in semplice flusso di taglio richiede misurazioni microstrutturali nei tre piani di taglio. Due piani di taglio possono essere studiati utilizzando la configurazione geometria Couette standard (Figura 1a): il fascio di neutroni è configurato per spostarsi lungo la direzione del gradiente di velocità e sondare la velocità-vorticità (1-3) piano di taglio (configurazione &quot;radiale&quot;) , in alternativa, il fascio viene collimato da una fenditura sottile e allineati parallelamente alla direzione di flusso, sondando così il gradiente di velocità-vorticità (2-3) aereo (configurazione &quot;tangenziale&quot;). Questo strumento è disponibile commercially ed è stato recentemente documentato per l&#39;esame di fluidi complessi in taglio 10. La revisione descrive l&#39;uso e che di relativi dispositivi per la determinazione della struttura-proprietà in una vasta gamma di materiali e applicazioni 8. Esperimenti risolte nel tempo, come per i flussi di taglio oscillatori sono stati riportati anche 11, 12. Spesso l&#39;aereo più interessante e più importante di flusso è il gradiente di velocità-velocità (1-2) aereo (Figura 1b), ma è anche il più difficile da indagare quanto richiede strumenti speciali. Una cellula taglio personalizzato è stato progettato per consentire indagine diretta del gradiente di velocità-velocità (1-2) aereo da SANS tale che il fascio di neutroni muove parallelamente all&#39;asse vorticità di taglio 13-16. Misurazioni all&#39;interno del piano di flusso 1-2 sono fondamentali per ottenere una comprensione quantitativa per la viscosità di taglio perché elucidmangiato l&#39;orientamento della struttura rispetto alla direzione di flusso 15, 17, 18. Questo è importante per materiali come polimeri, tensioattivi auto-assemblati, colloidi, e altri fluidi complessi. Inoltre, è possibile indagare microstruttura dei materiali &#39;in funzione della posizione di tutti i gap nella direzione del gradiente di flusso di taglio. Con l&#39;aggiunta di risoluzione spaziale, il metodo fornisce un mezzo per studiare materiali che presentano variazioni microstrutturali lungo la direzione del gradiente di taglio. Un esempio per cui eventuali modificazioni della microstruttura e composizione lungo la direzione del gradiente di flusso è shear-bande. Shear bendaggio è un fenomeno causato da un accoppiamento tra la microstruttura e la direzione del flusso che si traduce in un campo di flusso disomogeneo 13. In questo articolo, descriviamo lo strumento, il suo montaggio e la tecnica di misurazione del flusso-SANS come attuata presso il Centro NIST per Neutron Research (NCNR) presso il National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersburg, MD. Questo ambiente campione è il risultato di una collaborazione tra l&#39;Università di Delaware, NIST e l&#39;Institut Laue-Langevin (ILL), ed è stato attuato con successo sia a ILL e NIST. Ai fini del presente articolo, in cui le SANS parti specifiche del protocollo sono interessati, la tecnica è descritta come attuata al NIST. Tuttavia, modificando i dettagli specifici strumenti deve essere semplice e la tecnica generale può essere implementata su qualsiasi strumento SANS per il flusso costante (paragrafo 5.1). Inoltre, strumenti dotati di capacità di SANS risolte nel tempo possono anche eseguire oscillatori taglio esperimenti di flusso SANS (sezione 5.2). Disegni tecnici dei componenti cellulari taglio sono forniti come figure 12-23.

<table><tbody><tr><td>Acqua deuterata (99,9%)</td><td>Cambridge Isotopi</td><td>7789-20-0</td><td>83,3 % in peso in formulazione D2O</td></tr><tr><td>CTAB- Cetyltrimethylammonium Bromide&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>57-09-0</td><td>16,7 % in peso in formulazione CH3(CH2)15N(Br)(CH3)3</td></tr><tr><td>1/16 in Chiave</td><td></td><td></td><td></td></tr> a <tr><td>brugola 3/16 in Chiave</td><td></td><td></td><td></td>a brugola</tr><tr><td>3/8 in Chiave</td><td></td><td></td><td></td>a forchetta</tr><tr><td>Nastro</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr>Nastro <td></td><td></td><td></td><td>sigillante per filettature</td></tr><tr><td>Siringhe (2)</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

misurare materiale microstruttura under flusso utilizzo di 1-2 aereo flow-small angle neutron scattering

Measuring Material Microstructure Under Flow Using 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering

Un ambiente nuovo campione di scattering di neutroni a basso angolo (SANS) ottimizzato per studiare la microstruttura dei fluidi complessi inferiore a semplice flusso di taglio è presentato. La cella shear SANS costituito da un cilindro geometria Couette concentrica che viene sigillato e girevole attorno ad un asse orizzontale in modo che la direzione vorticità del campo di moto è allineato con il fascio di neutroni consentendo dispersione dal piano 1-2 di taglio (velocità-gradiente di velocità rispettivamente). Questo approccio è un progresso rispetto ambienti campione cellulare shear precedenti in quanto vi è un forte accoppiamento tra la reologia rinfusa e caratteristiche microstrutturali nel piano di taglio 1-2. Flow-instabilità, come shear banding, può anche essere studiato da misure spazialmente risolte. Ciò si ottiene in questo ambiente campione utilizzando una stretta apertura per il fascio di neutroni e la scansione lungo la direzione del gradiente di velocità. Tempo di esperimenti risolti, come il flusso di start-up e grande ampiezza oscillatoria leiflusso di Ar sono possibili anche dalla sincronizzazione del moto di taglio e la rilevazione risolta nel tempo di neutroni sparse. Risultati rappresentativi utilizzando i metodi descritti qui dimostrano la natura utile di risoluzione spaziale per la misurazione della microstruttura di una soluzione micellare wormlike che presenta bande di taglio, un fenomeno che può essere studiata solo risolvendo la struttura lungo la direzione del gradiente di velocità. Infine, i potenziali miglioramenti al disegno corrente vengono discusse insieme con suggerimenti per esperimenti supplementari come motivazione per futuri esperimenti su una vasta gamma di fluidi complessi in una varietà di movimenti di taglio.

Risultati rappresentativi di un esperimento flusso SANS successo sono riportati nelle figure 9, 10 e 11. Questi esempi sono da indagini effettuate su una soluzione wormlike micella (WLM) (Tabella 1), noto per esibire bande di taglio durante certe condizioni di taglio. Una discussione completa delle scoperte scientifiche in cui si trovano i riferimenti 15-17. Figura 10 rappresenta i risultati di un modello di dispe...

Una cella a taglio è sviluppato per piccoli angoli misure di scattering di neutroni nel gradiente piano velocità-velocità di taglio ed è utilizzato per caratterizzare fluidi complessi. Misure risolta spazialmente nella direzione del gradiente di velocità sono possibili per lo studio dei materiali shear-banding. Le applicazioni includono ricerche di dispersioni colloidali, soluzioni polimeriche e strutture auto-assemblate.

Misurare Materiale microstruttura Under flusso Utilizzo di 1-2 aereo Flow-Small Angle Neutron Scattering

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is ...

L'obiettivo generale di questa procedura è utilizzare la diffusione di neutroni a piccolo angolo con un ambiente campione a cella di taglio per studiare la microstruttura dei fluidi complessi nel piano velocità-gradienti di velocità del taglio. Questo risultato si ottiene innanzitutto assemblando un ambiente campione a cella di taglio ben sigillato. Il secondo passaggio consiste nell'attaccare la cella di taglio al supporto di montaggio situato sulla piastra rossa nella fase dell'ambiente campione della linea del fascio neutronico.Successivamente, il campione viene caricato con attenzione nella cella di taglio per evitare l'introduzione di bolle d'aria nel volume sperimentale; l'ultimo passaggio consiste nell'eseguire l'esperimento, prima definendo la velocità di taglio alla quale il campione viene sottoposto a taglio mediante un software di controllo del motore e, in secondo luogo, impostando gli esperimenti con sabbia desiderati secondo le procedure standardizzate con sabbia. In definitiva, l'ambiente campione della cella di taglio sands viene utilizzato per misurare la microstruttura spaziotemporale di un fluido complesso in taglio.In questo esempio, analizziamo la microstruttur

measuring-material-microstructure-under-flow-using-1-2-plane-flow

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Utilizzo dello scattering di incidenza di pascolo risolto neutroni Spin Echo per indagare i materiali organici delle celle solari

Lo scattering saturabile e saturabile inverso è stato scoperto in particelle plasmoniche isolate e adottato come nuovo metodo di contrasto non sbiancante nella microscopia a super-risoluzione. Qui vengono spiegate in dettaglio le procedure sperimentali di rilevamento ed estrazione dello scattering non lineare, nonché come migliorare la risoluzione con l'aiuto della microscopia ad eccitazione satura.

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Misurare Materiale microstruttura Under flusso Utilizzo di 1-2 aereo Flow-Small Angle Neutron Scattering

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