• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • W IChF PAN określono warunki przyśpieszonej separacji mieszaniny polimerów i ciekłych kryształów

    14.07.2011. 00:11
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    W Instytucie Chemii Fizycznej PAN zbadano, w jaki sposób zewnętrzne pole elektryczne wpływa na tempo separacji składników w mieszaninach złożonych z polimerów i ciekłych kryształów oraz z samych polimerów różnych typów. Zebrane obserwacje otwierają ciekawe możliwości m.in. przy tworzeniu nowych materiałów kompozytowych - poinformował Instytut w przesłanym PAP komunikacie.

    Niejednorodne mieszaniny polimerów z innymi polimerami lub ciekłymi kryształami są często używane w przemyśle - w wyświetlaczach ciekłokrystalicznych, przepływowych czujnikach gazów, pamięciach optycznych i innych urządzeniach.

    Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) w Warszawie przeanalizowali zachowanie mieszanin tego typu poddanych działaniu zewnętrznego, zmiennego pola elektrycznego. "Udało się nam precyzyjnie określić warunki sprzyjające nawet tysiąckrotnemu przyspieszeniu procesu separacji składników badanych mieszanin" - mówi prof. dr hab. Robert Hołyst.

    Składniki wielu mieszanin z czasem samoistnie się rozdzielają, przy czym tempo tego procesu jest zwykle bardzo wolne. Naukowcy wiedzą od dawna, że separację można przyspieszyć, gdy niejednorodną ciecz umieści się w zewnętrznym, zmiennym polu elektrycznym o odpowiednio dobranej częstotliwości. "Uważa się, że za przyspieszenie separacji składników są wówczas odpowiedzialne jony, będące naturalnym składnikiem tego typu mieszanin" - napisano w komunikacie.

    W IChF PAN badano mieszaniny polimeru z innym polimerem lub ciekłym kryształem. W obecności zmiennego pola elektrycznego o natężeniu kilku milionów woltów na metr jony w składniku charakteryzującym się wyższym przewodnictwem zaczynały swobodnie przemieszczać się ku elektrodzie o przeciwnym ładunku. Dochodziły jednak do granicy fazy, gdzie po drugiej stronie znajdował się materiał nieprzewodzący, w którym raptownie zwalniały - informują przedstawiciele Instytutu.

    "W tych warunkach na granicy faz pojawia się dodatkowa siła. Gdy pole elektryczne zmienia się z odpowiednią częstotliwością, jony zaczynają szarpać granicą. To szarpanie sprzyja znacznie wydajniejszemu niż normalnie łączeniu się poszczególnych kropel danego składnika, a więc prowadzi do szybszej separacji obu faz" - wyjaśnia doktorantka Natalia Ziębacz z IChF PAN.

    Efektywność procesu separacji składników badanych mieszanin silnie zależała od częstotliwości przyłożonego pola elektrycznego.

    "Przeprowadzone w IChF PAN pomiary optyczne wykazały, że w optymalnych warunkach, przy częstotliwościach do kiloherców, separacja zachodziła nawet tysiąc razy szybciej. Zbyt niskie lub zbyt wysokie częstotliwości pola elektrycznego nie wywoływały znaczących ruchów jonów i separacja zachodziła w normalnym, wolnym tempie. Mechanizm fizyczny zjawiska sugeruje, że podobnego efektu można się spodziewać we wszystkich mieszaninach zanieczyszczonych jonami i zawierających składniki różniące się przewodnictwem elektrycznym" - czytamy w komunikacie.

    Zdaniem naukowców z IChF PAN, kontrolowanie tempa procesu separacji w tak dużym przedziale czasowym, obejmującym aż trzy rzędy wielkości, otwiera drogę do interesujących zastosowań.

    "Samą reakcję separacji można przeprowadzać bardzo szybko, po czym praktycznie zatrzymać w precyzyjnie wybranym stadium. Otrzymaną w ten sposób strukturę mieszaniny można następnie utrwalić, na przykład za pomocą zmian temperatury. Zgłoszona do opatentowania metoda kontrolowania separacji mieszanin polimerów i ciekłych kryształów za pomocą pola elektrycznego okazuje się więc świetną drogą do tworzenia nowych materiałów" - napisano w komunikacie.

    Badania zostały sfinansowane z grantów Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, programu TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej oraz European Science Foundation.

    PAP - Nauka w Polsce

    agt/

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Wyświetlacz ciekłokrystaliczny, LCD (ang. Liquid Crystal Display) – urządzenie wyświetlające obraz, którego zasada działania oparta jest na zmianie polaryzacji światła na skutek zmian orientacji cząsteczek ciekłego kryształu pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. Frakcjonowanie - to proces separacji składników mieszaniny (stałej, ciekłej, roztworu lub zawiesiny), w którym pewna jej określona ilość jest dzielona na większą liczbę mniejszych porcji (frakcji), których skład zmienia się według jakiegoś gradientu. Frakcje są zbierane w oparciu o różnice we właściwościach składników, którymi się różnią. U wyboru podstawowej strategii frakcjonowania stoi optimum pomiędzy ilością zbieranych frakcji (a co za tym idzie ich wielkością), a ich homogennością pod względem zadanego składnika (im więcej, mniejszych frakcji, tym wzrasta ilość tych, które będą jednorodne pod względem składnika, ale wzrasta też stopień skomplikowania procesu). Frakcjonowanie umożliwia izolację więcej niż jednego składnika wyjściowego preparatu w jednym procesie. To odróżnia frakcjonowanie od innych podobnych technik separacyjnych. Spektroskopia dielektryczna oraz jej odmiana zwana spektroskopią impedacyjną to metoda spektroskopowa pozwalającą badać właściwości dielektryczne materiału w funkcji częstotliwości oraz amplitudy przyłożonego pola elektrycznego. Tym samym, umożliwia ona badanie oddziaływania zewnętrznego pola elektrycznego ze stałymi bądź indukowanymi momentami dipolowymi w badanej próbce.

    Separacja funkcjonalna – jeden ze sposobów oddzielania pewnych elementów przedsiębiorstwa, w celu zwiększania konkurencji na rynku – obok: separacji strukturalnej (fizyczny podział na dwa odrębne przedsiębiorstwa, należące do jednego właściciela) i separacji własnościowej (sprzedaż części przedsiębiorstwa innemu właścicielowi). Separacja funkcjonalna polega na wydzieleniu w ramach tego samego przedsiębiorstwa co najmniej dwóch jednostek organizacyjnych, z których każda zajmuje się świadczeniem innych usług. Wyładowanie elektryczne – przepływ prądu elektrycznego w dielektryku (izolatorze) następujący pod wpływem pola elektrycznego. Warunkiem wystąpienia wyładowania elektrycznego jest obecność czynników jonizujących lub źródeł swobodnych elektronów. Może ono zachodzić w dielektrykach stałych, gazowych i ciekłych. W gazach obserwuje się błyski świetlne w postaci łuku elektrycznego lub piorunu oraz towarzyszące im efekty akustyczne.

    Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (w skrócie IChF PAN) instytut naukowy Polskiej Akademii Nauk z siedzibą w Warszawie. Obecnie tematyka badań w IChF jest skoncentrowana wokół aktualnych problemów fizykochemii. Jednostka ma prawo do nadawania stopnia naukowego doktora oraz doktora habilitowanego w zakresie chemii.

    Dodano: 14.07.2011. 00:11  


    Najnowsze