ITEM METADATA RECORD
Title: Tailoring Colloidal Gel Rheology in Bulk and at Interfaces: Exploiting Shape and Surface Chemistry Effects (Het sturen van de reologie van colloidale gels in bulk en aan interfases: effecten van vorm en oppervlaktechemie)
Other Titles: Tailoring Colloidal Gel Rheology in Bulk and at Interfaces: Exploiting Shape and Surface Chemistry Effects
Authors: Madivala, Basavaraja; S0111931
Issue Date: 28-Nov-2008
Abstract: Manipulatie van colloidale gel reologie in bulk en aan interfasen : het gebruik van vorm en oppervlaktechemie effecten. In dit werk wordt de structuur en oppervlakte reologie van ellipsoidale colloiden aan vloeistof-vloeistof interfasen onderzocht. Het doel is om vorm effecten te onderzoeken en de voordelen van de anisotrope geometrie, zoals de verlaagde percolatie limiet en de mogelijkheid tot densere deeltjespakking, zodat materialen die interessante industriele toepassingen hebben ontwikkeld kunnen worden. De eerste uitdaging bestond erin om deze anisotrope deeltjes te synthetiseren. Reeds bestaande synthese methoden werden aangepast om ellipsoidale polystyreen en hematiet deeltjes met een reproduceerbare oppervlakte chemie, aspect ratio en groote te bekomen. De belangrijkste aanpassing bestond erin om de opbrengst per batch op te voeren om zo de nodige macroscopische experimenten te kunnen uitvoeren. Het gedrag van anisotrope deeltjes aan een interfase, zoals de zelf-opbouw, de thermodynamische and mechanische eigenschappen werden eerst onderzocht. Twee dimensionale suspensies van ellipsoidale deeltjes werden gecomprimeerd in een Langmuir trog. De isotherm die de oppervlaktedruk in functie van de beschikbare oppervlakte beschrijft, voor een monolaag van ellipsoidale deeltjes met een voldoende hoge aspect ratio, vertoonde een kleinere helling vergeleken met die voor sferische deeltjes met een gelijkaardige oppervlakte chemie. Microscopie visualisatie toonde aan dat de kleinere helling het resultaat was van een aantal complexe overgangen zoals een deeltjespakking die afhangt van de aspect ratio en het ‘flippen’ van de deeltjes naar een opstaande configuratie. De twee dimensionale pakking en de compressie modulus van de suspensies werden afgeschat door gebruik te maken van respectievelijk microscopie beelden en de compressie isothermen. Daarenboven bleek de maximum pakking fractie een niet monotone functie te zijn van de aspect ratio, vergelijkbaar met recente observaties in 3D. De zelf-opbouw van ellipsoidale deeltjes aan een vloeistof-vloeistof interfase werd bestudeerd met behulp van microscopie. De structuur van de deeltjes in de monolaag kan gewijzigd worden door de oppervlaktechemie, ladingsdichtheid en de bevochtigingseigenschappen aan te passen. De tijdsevolutie van de deeltjes aggregatie werd gevolgd. Een beeldverwerkings algoritme werd ontwikkeld om de positie en orientatie van ieder deeltje te bepalen. Oppervlaktereologie metingen werden gebruikt om aan te tonen dat de percolerende netwerken gevormd door deze deeltjes een elastische gel-achtige structuur vertonen met moduli die een paar grootte-ordes groter zijn dan netwerken gevormd door sferische deeltjes met een gelijkaardige oppervlakte chemie. Het feit dat een sterk elastische interfase kan gecreëerd worden met dit soort deeltjes werd gebruikt voor het stabiliseren van emulsies. Hematiet deeltjes met verschillende aspect ratios, groter dan een kritische aspect ratio, werden gebruikt voor het stabiliseren van zeer stabiele emulsies. De grootte van de emulsie druppels kan worden aangepast door deeltjes van een verschillende grootte en aspect ratio te gebruiken, en de deeltjes concentratie te wijzigen. Het laatste deel van de thesis is gewijd aan de studie van de structuur in rust en onder stroming van gelen van ‘sticky’ sferen (ook gekend als thermoreversiebel of adhesieve harde sferen) bij intermediare volume fracties. Het doel bestaat erin om enkele bestaande vragen in de literatuur te onderzoeken en daarna over te gaan naar ‘sticky’ ellipsoiden. De synthese van de ‘sticky’ ellispsoiden bleek niet zo succesvol. The ‘sticky’ sfeer systemen werden onderzocht aan het European Synchotron Radiation Facility (ESRF) gecombineerd met kleinere deeltjes om zo structuren op lengteschalen qD van ongeveer 0.05 te kunnen onderzoeken. De verstrooingsexperimenten tonen de aanwezigheid van heterogeniteiten aan in deze gelen, in tegenstelling tot eerder gepubliceerd werk. Daarenboven bleek de cluster grootte te worden bepaald door de volume fractie en de werkingstemperatuur. Het aanleggen van een stroming resulteert in een meer heterogene structuur, die ook anisotropie vertoont. Deze anisotropie werd waargenomen tot een volume fractie van ongeveer 0.4. Bijkomend werd een sterke relaxatie van de structuur waargenomen nadat de stroming werd gestopt. Dit werk geeft inzicht in hoe colloidale gel reologie kan gebruikt en aangepast worden, zowel aan interfasen als in bulk, voor specifieke toepassingen.
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Soft Matter, Rheology and Technology Section

Files in This Item:

There are no files associated with this item.

Request a copy

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.