연구원들은 새로운 종류의 재료의 거동에 대한 새로운 이론을 도출합니다.

연구원들은 새로운 종류의 재료의 거동에 대한 새로운 이론을 도출합니다.
날짜:
2022년 6월 21일
원천:
일리노이 대학교 그레인저 공과대학
요약:
연구원들은 액체 개재물로 채워진 엘라스토머의 거시적 기계적 거동을 미시적 거동의 관점에서 직접 설명하고 설명하는 지배 방정식을 도출했습니다.

CEE 교수인 Oscar Lopez-Pamies가 이끄는 연구원들은 액체 개재물로 채워진 엘라스토머의 거시적 기계적 거동을 미세 거동의 관점에서 직접 설명하고 설명하는 지배 방정식을 도출했습니다. 이 작업은 Lopez-Pamies와 Ph.D의 기사에 설명되어 있습니다. 학생 Kamalendu Ghosh는 최근 Journal of the Mechanics and Physics of Solids 에 발표했습니다 .

이 작업은 NSF(National Science Foundation) 프로그램의 로페즈-파미스(Lopez-Pamies) 보조금의 일환으로 수행되었습니다. 결과적으로 DMREF는 첨단 물질의 발견, 제조 및 배포를 위한 길을 닦는 것을 목표로 하는 다중 기관 Materials Genome Initiative의 일부입니다.

"1900년대 초 고무에 카본 블랙과 실리카 나노 입자를 추가하면 특성이 크게 향상된 복합 재료가 발견된 이후로 엘라스토머에 필러를 추가하는 시기와 방법을 이해하기 위해 지속적으로 노력해 왔습니다. 새로운 기계적 및 물리적 특성"이라고 Lopez-Pamies는 썼습니다. "초점은 거의 독점적으로 고체 충전제 내포물에 있었습니다."

최근의 이론 및 실험 결과에 따르면 엘라스토머에 고체 개재물을 추가하는 대신 액체 개재물을 추가하면 다양한 신기술을 가능하게 하는 잠재력이 있는 훨씬 더 흥미로운 새로운 종류의 재료가 탄생할 수 있습니다. 일부 예로는 기계적 및 물리적 특성의 독특한 조합을 나타내는 이온성 액체, 액체 금속 및 강유체로 채워진 탄성중합체가 있습니다.

Lopez-Pamies는 "이러한 새로운 속성 뒤에 있는 이유는 두 가지입니다. "한편으로, 엘라스토머에 액체 개재물을 추가하면 전반적인 변형성이 증가합니다. 이는 딱딱한 고체로 만들어져 변형성이 감소하는 기존 필러를 추가하는 것과 대조적입니다. 또한 고체를 분리하는 계면의 역학 및 물리학 포함된 액체 개재물의 탄성 중합체는 개재물이 클 때 무시할 수 있지만 입자가 작을 때 재료의 거시적 반응에 중요하고 지배적인 영향을 미칠 수 있습니다.

"놀랍게도 방정식은 액체 함유물의 크기와 엘라스토머/액체 계면의 거동에 직접적으로 의존하는 거시적 거동을 가진 고체임에도 불구하고 이러한 재료가 고체로 거동한다는 것을 확립합니다. 이를 통해 엄청나게 넓은 범위의 매혹적인 거동에 접근할 수 있습니다. 내포물의 크기와 엘라스토머/액체 계면의 화학적 성질을 적절하게 조정함으로써 그러한 현저한 거동 중 하나는 내포물의 효과가 사라질 수 있는 "클로킹(cloaking)"입니다.