Новая теория может пролить свет на динамику больших полимерных жидкостей

Кеннет С. Швейцер, Г. Рональд и Маргарет H. профессор материаловедения и инженерии в Университете Иллинойса, и аспирант Даниэль Суссман опубликовали свои выводы в журнале Physical Review Letters, .
"Это первый микроскопической теории запутанных жидкости полимер на фундаментальном уровне силы, которая строит динамический потенциал заключения, которое управляет медленное движение макромолекулярных", сказал Швейцер, который также является профессором химии и химической технологии и биомолекулярных и является филиалом Фредерик Зейтц Материалы научно-исследовательской лаборатории на У. И. «Наш прорыв закладывает основу для огромного количества будущей работы, связанной с обоих синтетических полимеров инженерных пластиков и биополимеров, имеющих отношение к клеточной биологии и механики".
Полимеры Длинные, большие молекулы, которые широко распространены в биологии, химии и материалов, из жесткой нити, которые дают клеткам своей структуре пластмасс. Линейные полимеры делятся на два класса: жесткие стержни, как сырые спагетти или гибкой нити, как аль денте лапшу.
Когда в плотные решения, линейные полимеры запутались как спагетти в кастрюлю, переплетение и вытеснения друг друга. Каждый полимер зажатый в ее соседей, так, чтобы жидкость ведет себя как упругая, вязкая резины. При достаточном количестве времени, жидкость, в конечном счете поток медленно, как полимеры ползут, как змеи, движение под названием рептаций. Исследователи давно предполагали, что рептаций каждого полимера ограничивается трубчатые области пространства, как змея, скользя по трубе, но с трудом понимал, как и почему полимеры ведут себя таким образом.
Новая теория Швейцер и Суссман, основанный на микроскопическом физики, объясняет медленный динамики твердого запутались полимеров и количественно конструкций ограничиваясь динамической трубки из сил, действующих между молекулами. Трубки концепция возникает как следствие сильного взаимодействия полимера с множеством переплетающихся соседей. Математический подход теории проливает больше света на запутанность и лучше объясняет экспериментальные данные.
"Наша способность учитывать эти важные физические эффекты, позволяет прогнозировать, а не предполагать, ограничиваясь концепцией трубки, определить свои ограничения, и предсказать, как приложенных сил изменять движение и эластичность", Швейцер сказал.
Мало того, что новая теория прогнозирования заключения трубки и reptative движения, он раскрывает важные ограничения. Исследователи обнаружили, что «трубки» слабеть по мере увеличения применяемых сил, до точки, где труба концепция не удается полностью и жидкости теряет резиновой природы. Это особенно важно в переработке пластмасс, который предоставляет полимерных жидкостей в условиях высокого стресса.
Далее, исследователи планируют продолжить изучение того, как внешние напряжения или деформации количественно определить приводом механического поведения потока запутанных жидкостей полимера. Они также надеются разработать теорию о том, как силы притяжения может конкурировать с запутанностью сил, приведет в мягких полимерных гелей.
Национальный научный фонд поддержал эту работу.