1 / 19

Mehka elastičnost

Univerza v Ljubljani Fakulteta za matematiko in fiziko. Mehka elastičnost. Miha Ravnik Mentor: prof. dr. Slobodan Žumer. Vsebina. -> Uvod -> Lastnosti elastomerov -> Tekoči kristali -> Nematski tekočekristalni elastomeri -> Mehka elastičnost

damian-clements
Télécharger la présentation

Mehka elastičnost

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Univerza v Ljubljani Fakulteta za matematiko in fiziko Mehka elastičnost Miha Ravnik Mentor: prof. dr. Slobodan Žumer

  2. Vsebina -> Uvod -> Lastnosti elastomerov -> Tekoči kristali -> Nematski tekočekristalni elastomeri -> Mehka elastičnost - Izračun proste energije ob mehkem vrtenju direktorja - Eksperimentalna potrditev mehke elastičnosti -> Zaključek

  3. Uvod -> Tekočekristalni elastomeri (TKE) so materiali, ki združujejo lastnosti tekočih kristalov in navadnih elastomerov - gum = + nematski TKE nematski tekoči kristal elastomer -> Mehko elastičnost sta na osnovi simetrijskih razlogov teoretično prvič napovedala Golubović in Lubensky leta 1989. -> Eksperimentalno je bila mehka elastičnost prvič opažena v skupini Finkelmanna leta 1995 s pojavom pasovnih domen (“stripe domains”). Sklopitev tekočekristalnega orientacijskega reda in entropično obnašanje elastomerov se v TKE odraža v novih fizikalnih pojavih, kot so spominski efekt, deformacijsko inducirana nezvezna rotacija direktorja ter mehka elastičnost.

  4. Lastnosti elastomerov – kemijska zgradba Osnovni gradniki elastomerov so večinoma lahki ogljikovodiki ali silikoni. Primeri elastomerov monomeri polimerne verige elastomer ogljikovodiki silikoni

  5. Lastnosti elastomerov - opis -> Elastomer – povezne polimerne verige (Staudinger, 1920) -> model z Gaussovo verigo: @ vektor med začetkom in koncem verige @ verjetnostna porazdelitev po : -> Neposredno z obliko polimernih molekul in z načinom povezave med posameznimi molekulami sta povezani entropija oziroma prosta energija elastomerov.

  6. Lastnosti elastomerov – prosta energija ->Prosto energijo posamezne polimerne verige določimo iz partiticijske funkcije. Prosta energija polimerne verige pri danem

  7. Lastnosti elastomerov – prosta energija deformacije 1/2 -> Prosta energija deformirane polimerne verige. -> Deformacijo polimerne verige opišemo s tenzorjem deformacije -> Dobimo prosto energijo deformirane polimerne verige. -> Prosto energijo deformirane polimerne verige povprečimo po porazdelitvi . -> Dobimo:

  8. Lastnosti elastomerov – prosta energija deformacije 2/2 z raztezanje krčenje -> Prosta energija za deformacijo vzdolž izbrane lastne osi z

  9. Tekoči kristali – osnovne lastnosti Tekoči kristali so snovi, za katere so poleg osnovnih treh faz (trdna, tekoča in plinasta) značilne še dodatne mezofaze. orientacijski red: NEMATSKI TEKOČI KRISTALI orientacijski in pozicijski red: SMEKTIČNI TEKOČI KRISTALI Tekočekristalne molekule zaradi termičnih fluktuacij stalno nihajo okrog preferenčne smeri - ureditveni parameter S. (biaksialnost!)

  10. Nematski tekočekristalni elastomeri – 1/3 Združujejo orientacijski red nematskih tekočih kristalov in elastične lastnosti elastomerov. Le posamezni deli molekul (MEZOGENSKE SKUPINE) vzdržujejo tekočekristalni red. “Efektivno obliko” nematskih tekočekristalnih molekul se določa z metodami nevtronskega sipanja.

  11. Nematski tekočekristalni elastomeri – 2/3 Anizotropno obliko molekul nematskih tekočekristalnih elastomerov se opiše s tenzorjem dolžine efektivnega monomera. Molekule navadnega elastomera so v grobem “sferične”. Izotropna verjetnostna porazdelitev: Anizotropna verjetnostna porazdelitev:

  12. Nematski tekočekristalni elastomeri – 3/3 Prosto energijo deformiranega nematskega TKE določimo podobno kot za navadne elastomere. Iz partiticijske funkcije izračunamo prosto energijo posamezne anizotropne verige. Prosto energijo deformirane polimerne verige povprečimo po porazdelitvi deformiramo DOBIMO (deformacija je afina): Neodvisen od smeri deformacije. Pomemben, če se spremeni togost verig. Aditivna konstanta. Opiše poljubno deformacijo - raztezanje, krčenje, strig.

  13. Mehka elastičnost - skica obravnavanega sistema -> Mehka elastičnost je pojav vrtenja molekul znotraj elastomera brez notranjega upora. -> Opisali jo bomo s prosto energijo deformiranega nematskega tekočekristalnega elastomera. direktor pred deformacijo direktor po deformaciji relativni raztezek v z smeri kot med začetnim direktorjem in smerjo deformacije kot začetnim in končnim direktorjem

  14. Mehka elastičnost - prosta energija ob “mehkem” vrtenju direktorja Prosta energija deformiranega nematskega tekočekristalnega elastomera: Minimizacija proste energije: 4 prosti parametri + 1 vez (nestisljivost) M. Warner, P. Bladon and E.M. Terentjev, J. Phys. II France 4, 93-102 (1994)

  15. Mehka elastičnost - rezultati 1/2 Prosta energija za deformacijo vzdolž izbrane osi z: “mehka” deformacija obnašanje kot v navadnem elastomeru Prosta energija “mehke” deformacije: – popolnoma gibke povezovalne skupine:

  16. Mehka elastičnost - rezultati 2/2 Kritični raztezek v odvisnosti proste energije: je funkcija snovnih lastnosti in začetne orientacije direktorja. -> Na makroskopsko obnašanje tekočekristalnih elastomerov poleg mehanskih polj vplivatudi notranji red mezogenskih skupin – temperatura. -> Pri prehodu iz nematske v izotropno fazo se vzorec skrči v smeri začetnega direktorja za ~30%.

  17. Mehka elastičnost - eksperimentalna potrditev Pojav “pasovnih domen” (stripe-domains) površina sponvs.domenske stene C B A V eksperimentu spone onemogočajo popolno relaksacijo (mehkost) medija. A formiranje domen + togost povezovalnih skupin B (skoraj) mehko vrtenje direktorja – povezovalne skupine C elastičen odziv

  18. Zaključek teorija elastomer vrtenje direktorja nematski tekočekristalni elastomer eksperiment nematski tekoči kristal Opis mehke elastičnosti

  19. Viri

More Related