W IChF PAN określono warunki przyśpieszonej separacji mieszaniny polimerów i ciekłych kryształów :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Polacy odkryli sposób formowania warstw ciekłych kryształów na wodzie

Nanorurki węglowe są obiecującym, "inteligentnym" materiałem do naprawy mózgu

Konkurs dla naukowców-fotografów - "Nauka w obiektywie"

"Mówimy po francusku" - portal do nauki języka dla dzieci

Film "Galileusz: Potęga teleskopu" w planetarium Centrum Nauki Kopernik

Spektakl "Visualise - piękno nauki". Konkurs!

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/

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

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. pełny tekst

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. pełny tekst

Malowanie elektroforetyczne - technika nakładania powłok malarskich wykorzystująca zjawisko elektroforezy, to jest rozdzielania mieszaniny substancji chemicznych pod wpływem pola elektrycznego. pełny tekst

Trapping (zalewka, nadlewka, podlewka) - na styku dwóch różnych kolorów, gdy zachodzi niebezpieczeństwo niedokładnego ich spasowania podczas druku, jeden z nich na etapie przygotowania materiałów można nieznacznie powiększyć - jest to trapping. Usuwa to problem niedokładności pasowania przy drukowaniu kolejnych separacji. pełny tekst

Przewodnictwo dziurowe (przewodnictwo typu p) - to przenoszenie ładunku elektrycznego przez kryształ pod działaniem zewnętrznego pola elektrycznego, polegające na tym, że elektrony pozostające w niecałkowicie zapełnionym pasmie podstawowym przesuwają się do niezajętych poziomów kwantowych (dziur elektronowych) w obrębie tego pasma w kierunku przeciwnym do wektora pola elektrycznego, co formalnie odpowiada przesuwaniu się ładunków dodatnich zgodnie z kierunkiem wektora pola elektrycznego. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".