Динамическая неоднородность
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( Ноябрь 2013 г. ) |
Динамическая неоднородность описывает поведение стеклообразующих материалов при фазовом переходе из жидкого состояния в стеклообразное. При динамической неоднородности динамика охлаждения до стеклообразного состояния демонстрирует изменения внутри материала.
Полимеры
[ редактировать ]Свойства полимера включают вязкоупругость и могут быть синтетическими или натуральными . Когда полимерную жидкость охлаждают ниже температуры замерзания без кристаллизации, она становится переохлажденной жидкостью. При дальнейшем охлаждении переохлажденная жидкость становится стеклом . [ 1 ]
Температура , при которой полимер превращается в стекло при быстром охлаждении, называется стеклования температурой T g . При этой температуре вязкость достигает до 10 13 равновесие в зависимости от скорости охлаждения.
Фазовые переходы
[ редактировать ]Возможен фазовый переход из полимерного состояния в стеклообразное. Переход полимера в стеклообразное состояние имеет множество определяющих факторов, включая время релаксации , вязкость и размер клетки. При низких температурах динамика становится очень медленной (вялой), а время релаксации увеличивается с пикосекунд до секунд, минут и более. При высоких температурах корреляционная функция имеет баллистический режим на очень коротких временах (когда частицы не взаимодействуют) и микроскопический режим. В микроскопическом режиме корреляционные функции экспоненциально затухают при высоких температурах. При низких температурах корреляционные функции имеют промежуточный режим, в котором частицы имеют как медленную, так и быструю релаксацию. Медленная релаксация является признаком наличия клеток в стеклообразной системе. В стеклообразном состоянии плотность неоднородна, т.е. частицы локализованы в различных распределениях плотности в пространстве. Это означает, что в системе присутствуют флуктуации плотности. Динамика частиц становится очень медленной, поскольку температура прямо пропорциональна кинетике. энергия , вызывающая захват частиц в локальных областях друг другом. Частицы совершают дребезжащие движения внутри этих клеток и взаимодействуют друг с другом. Эти области в стеклообразном полимере называются клетками. В промежуточном режиме каждая частица имеет свое и разное время релаксации. [ 2 ]
Динамика во всех этих случаях различна, поэтому в небольших масштабах в системе имеется большое количество клеток по сравнению с размером всей системы. Это известно как динамическая неоднородность в стеклообразном состоянии системы. Измерение корреляционных динамической неоднородности можно выполнить путем расчета функций, таких как негауссов параметр, четырехточечные корреляционные функции (динамическая восприимчивость) и три временные корреляционные функции . [ 3 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рубинштейн, Майкл; Колби, Ральф Х. (2003). Физика полимеров . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета . ISBN 978-0-19-852059-7 .
- ^ Биндер, Курт; Коб, Уолтер (2005). Стеклообразные материалы и неупорядоченные твердые тела: введение в их статистическую механику . Сингапур: World Scientific Publishing Co.Pte. ООО ISBN 981-256-510-8 .
- ^
Коб, Уолтер (1999). «Компьютерное моделирование переохлажденных жидкостей и стекол». 11 . Физический журнал: Конденсированное вещество : R85.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь )
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Бертье, Людовик; Бироли, Джулио; Бушо, Япония; Чипеллетти, Лука; Сарлос, Вим ван (2011). Динамические неоднородности в стеклах, коллоидах и гранулированных средах . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета . ISBN 978-0-19-969147-0 .